Daftar isi
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 ada dua, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).
Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut yang konstan. Ciri-ciri :
ω = 2π/T atau ω = 2πf
Keterangan :
Percepatan sentipetal tegak lurus terhadap dengan kecepatan linear (v) yang mengarah ke pusat lingkaran.
as = v2/r atau as = ω2
Keterangan :
as = percepatan sentripetal (m/s2 )
V = kecepatan linear (m/s)
r = jarak partikel ke pusat putaran (m)
θ = θ0 + ω.t
Keterangan :
θ = posisi sudut setelah waktu t (rad)
θ0 = posis sudut awal (rad)
Gerak melingkar berubah beraturan memiliki percepatan sudut tetap dengan percepatan tangensial
atotal = √a2 + as2
Keterangan :
atotal = percepatan total (m/s2)
a = percepatan tangensial (m/s2)
as = percepatan sentripetal (m/s2)
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 1
Tiga buah roda masing-masing jari Ra = 8 cm, Rb = 4 cm, dan Rc= 15 cm. Jika roda A berputar debfab kecepatan sudut 20 rad/s maka kecepatan linear roda C adalah…
Jawaban :
Ra = 8 cm, Rb = 4 cm, dan Rc= 15 cm.
Hubungan antara roda A dan roda B :
Vb = VA
ωB . RB = ωA . RA
ωB. 4=20 . 8
ωB = 40 rad/s
Hubungan antara roda B dan roda C
ωc = ωB = 20 rad/s
Jadi kecepatan linear roda C : Vc= ωcRc = 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 :
Kecepatan sudut roda A=kecepatan sudut roda C, sehingga ωA = ωB = 20 rad/s. Kecepatan linear roda C = kecepatan linear roda B sehingga kecepatan linear roda C dapat ditentukan, yaitu :
Vc = ωc . Rc
Vc = 20 . 0,2 = 4 m/s
Vc = VB = 4 m/s
Karena kecepatan linear roda C = kecepatan linear roda B, makan VB = 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