Jenis Gerakan Melingkar Beserta Contohnya

Gerak melingkar adalah gerak sebuah benda yang melintas pada lintasan dalam bentuk lingkaran. Contohnya seperti mobil yang menikung, gerak kincir angin, atau gerak bulan mengelilingi bumi adalah contoh gerak melingkar.

Di kutip dari Modul Fisika gerak melingkar disusun oleh Neny Else Josephine, gerak melingkar terdiri dari besara sudut (anguler) dan besaran linear (tangensial). Besaran sudut adalah besaran yang memiliki arah melingkar dengan bentuk sudut tertentu. Besaran sudut dapat dilihat pada periode, frekuensi, posisi sudut, kecepatan sudut, dan percepatan sudut.

Sedangkan besaran linear adalah besaran yang arahnya lurus dan tidak memiliki bentuk sudut. Contoh besaran ini adalah jari-jari, panjang lintasan, kecepatan linear, percepatan tangensial, percepatan sentripetal, dan percepatan total.

Jenis gerak melingkar

Jenis gerak melingkar ada dua, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).

Gerakan Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut yang konstan. Ciri-ciri :

• Kelajuannya tetap sedangkan kecepatan linearnya berubah.
• Besar dan arah kecepatan sudut (ω) selalu besar
• Percepatan tangensial (a_t) dan percepatan sudut sama dengan nol

Besaran dalam GMB dan hubungannya dengan kecepatan sudut

ω = 2π/T atau ω = 2πf

Keterangan :

• ω = kecepatan sudut (rad/s)
• T = periode putaran (s)
• f = frekuensi putaran (Hz) (1 putaran = 360^o = 2π rad)

Percepatan sentripetal

Percepatan sentipetal tegak lurus terhadap dengan kecepatan linear (v) yang mengarah ke pusat lingkaran.

a_s = v²/r atau a_s = ω²

Keterangan :

a_s = percepatan sentripetal (m/s² )

V = kecepatan linear (m/s)

r = jarak partikel ke pusat putaran (m)

Persamaan dengan GMB

θ = θ₀ + ω.t

Keterangan :

θ = posisi sudut setelah waktu t (rad)

θ₀ = posis sudut awal (rad)

Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

Gerak melingkar berubah beraturan memiliki percepatan sudut tetap dengan percepatan tangensial

a_total = √a² + a_s²

Keterangan :

a_total = percepatan total (m/s²)

a = percepatan tangensial (m/s²)

a_s = percepatan sentripetal (m/s²)

Persamaan gerak pada gerak melingkar berubah beraturan

ω = ω₀ + α.t atau ω² = ω₀² + 2.α.θ

Keterangan :

ω = kecepatan sudut pada saat t (rad/t)

ω₀ = kecepatan sudut awal (rad/s)

α = percepatan sudut (rad/s²)

t = selang waktu (sekon (s))

Contoh gerak melingkar

Contoh 1

Tiga buah roda masing-masing jari R_a = 8 cm, R_b = 4 cm, dan R_c= 15 cm. Jika roda A berputar debfab kecepatan sudut 20 rad/s maka kecepatan linear roda C adalah…

Jawaban :

R_a = 8 cm, R_b = 4 cm, dan R_c= 15 cm.

Hubungan antara roda A dan roda B :

V_b = V_A

ω_B . R_B = ω_A . R_A

ω_B. 4=20 . 8

ω_B = 40 rad/s

Hubungan antara roda B dan roda C

ω_c = ω_B = 20 rad/s

Jadi kecepatan linear roda C : V_c= ω_cR_c = 40 . 0,15 m = 6 m/s.

Contoh 1

Roda B dan C dihubungkan tali karet, roda A dan C seputar melekat satu sama lain. Jari-jari A, B, dan C masing-maisng 50cm, 40cm, dan 20cm. Apabila roda A berputar dengan kecepatan sudut 20rad/s, maka kecepatan linear roda B adalah…

Pembahasan :

• Roda A dan C sepusat maka berlaku ω_A = ω_B
• Roda C dan B bersinggungan makan berlaku V_B = V_c

Kecepatan sudut roda A=kecepatan sudut roda C, sehingga ω_A = ω_B = 20 rad/s. Kecepatan linear roda C = kecepatan linear roda B sehingga kecepatan linear roda C dapat ditentukan, yaitu :

V_c = ω_c . R_c

V_c = 20 . 0,2 = 4 m/s

V_c = V_B = 4 m/s

Karena kecepatan linear roda C = kecepatan linear roda B, makan V_B = 4 m/s.

Contoh 3

Sebuah benda mula-mula diam, kemudian melakukan gerak melingkar beraturan dengan kecepatan sudut 240 rpm. Jika jari-jari lingkaran 10 cm dan benda telah menempuh waktu 4 sekon, maka nilai kisaran yang benar adalah…

Pembahasan :

Diketahui :

ω = 240 rpm selama 60 sekon

R = 10 cm

t = 4 sekon

Jawab :

Kecepatan sudut

ω = 240 rpm = 240 . 2π rad/60 s = 8π rad.s^-1

Kecepatan linear

v = ω x R = 8π x 0,1 = 0,8π m.s^-1

Jadi kecepatan linear benda 0,8π m.s^-1 dan kecepatan sudut 8π rad.s^-1

Contoh 4

Baling-baling kipas angin berjari-jari 20/π cm mampu berputar 4 kali dalam 1 sekon. Kecepatan linear ujung baling-baling adalah….

Pembahasan :

Diketahui :

r = 20/π cm = 0,2/π m

t = 1 s

n = 4 putaran

Ditanyakan : v =…?

Frekuensi : f = n/t = 4/1 = 4 Hz

Kecepatan sudut : ω = 2πf = 2π.(4) = 8π

Kecepatan linear : v = ω.r = 8π.(0.2/π) = 1,6π m/s