Gerak Melingkar Beraturan – Pengertian, Rumus, Besaran dan Contohnya

Diposting pada

Gerak Melingkar Beraturan – Pengertian, Rumus, Besaran dan Contohnya – Gerak Melingkar adalah gerak suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran mengelilingi suatu titik tetap. Agar suatu benda dapat bergerak melingkar ia membutuhkan adanya gaya yang selalu membelokkan-nya menuju pusat lintasan lingkaran. Gaya ini dinamakan gaya sentripetal. Suatu gerak melingkar beraturan dapat dikatakan sebagai suatu gerak dipercepat beraturan, mengingat perlu adanya suatu percepatan yang besarnya tetap dengan arah yang berubah, yang selalu mengubah arah gerak benda agar menempuh lintasan berbentuk lingkaran.

Gerak Melingkar Beraturan

A. Pengertian Gerak Melingkar

Gerak melingkar beraturan adalah gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran dengan laju konstan dan arah kecepatan tegak lurus terhadap arah percepatan. Sebuah benda bergerak pada garis lurus jika gaya total yang ada padanya bekerja pada arah gerak benda tersebut, atau sama dengan nol. Dengan demikian, benda yang mengelilingi sebuah lingkaran terus dipercepat, bahkan ketika lajunya tetap konstan (v1= v2= v).

Simak Juga : Contoh Soal Gerak Melingkar Pilihan Ganda dan Pembahasan

B. Besaran dalam Gerak Melingkar Beraturan

1. Periode dan Frekuensi Gerak Melingkar Beraturan

Sebuah partikel/benda yang bergerak melingkar baik gerak melingkar beraturan ataupun yang tidak beraturan, geraknya akan selalu berulang pada suatu saat tertentu. Dengan memerhatikan sebuah titik pada lintasan geraknya, sebuah partikel yang telah melakukan satu putaran penuh akan kembali atau melewati posisi semula. Gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi ( f ), yaitu jumlah putaran tiap satuan waktu atau jumlah putaran per sekon. Sementara itu, periode (T ) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran.

Hubungan antara periode (T ) dan frekuensi ( f ) adalah:

materi Gerak Melingkar Beraturan

dengan:

T = periode (s)

f = frekuensi (Hz)

Untuk benda yang berputar membentuk lingkaran dengan laju konstan ν, dapat kita tuliskan:

materi gerak melingkar 1

Hal ini disebabkan dalam satu putaran, benda tersebut menempuh satu keliling lingkaran (= 2 π R).

2. Posisi Sudut (θ) Gerak Melingkar Beraturan

Besar sudut satu putaran adalah 360° = 2 θ radian.

Jika θ adalah sudut pusat lingkaran yang panjang busurnya s dan jari – jarinya R, diperoleh hubungan:

materi gerak melingkar beraturan-2

dengan:

θ = lintasan/posisi sudut (rad)
s = busur lintasan (m)
R = jari-jari (m)

3. Kecepatan Sudut/Kecepatan Angular Gerak Melingkar Beraturan

Kecepatan sudut didefinisikan sebagai besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Untuk partikel yang melakukan gerak satu kali putaran, didapatkan sudut yang ditempuh θ =2 π dan waktu tempuh t = T. Berarti, kecepatan sudut ( ω) pada gerak melingkar beraturan dapat dirumuskan :

materi gerak melingkar beraturan-3

dengan:

ω = kecepatan sudut (rad/s)
T = periode (s)
f = frekuensi (Hz)

4. Percepatan Sentripetal (αs)

Percepatan sentripetal didefinisikan sebagai percepatan yang selalu tegak lurus terhadap kecepatan linearnya dan mengarah ke pusat lingkaran. Percepatan sentripetal dapat dicarai dengan persamaan berikut:

materi gerak melingkar beraturan-4

C. Rumus yang Biasanya Digunakan dalam Gerak Melingkar Beraturan :

1. Benda Yang Diputar Horizontal

Mempunyai kecepatan maksimum (vmaks) yang dibatasi oleh tegangan tali maksimum (Tmaks) agar talinya tidak sampai putus.

materi gerak melingkar beraturan-5

2. Ayunan Kerucut (Konis)

materi gerak melingkar beraturan-6

Rumus-rumus dalam ayunan kerucut :

materi gerak melingkar beraturan-7

Kelajuan maksimum agar kendaraan membelok dengan baik

materi gerak melingkar beraturan-9

3. Sudut Kemiringan Jalan pada Belokan :

rumus gerak melingkar beraturan-1

penggunaan rumus diatas ketika yang diketahui atai yang ditanyakan adalah kecepatan liniernya….namun bila yang diketahui adalah kecepatan sudutnya maka bagian rumus dibawah ini berubah menjadi :

rumus gerak melingkar beraturan-2

4. Gerak Melingkar Vertikal pada Seutas Tali

Penggabungan besarnya tegangan dan pengaruh berat bandul setara dengan gaya sentripetal benda (Fs).

rumus gerak melingkar

maka tegangan tali dapat kita cari dengan memindahkan pengaruh berat benda ke ruas kanan :

rumus gerak melingkar beraturan-4

kedua rumus di atas sebenarnya sama persis, hanya terjadi peruraian rumus saja terserah yang akan kalian hafal yang mana.

bila sudah tahu prinsipnya sebenarnya tidak harus dihafal. sedangkan rumus-rumus khusus di beberapa titik sebagai berikut :

rumus gerak melingkar beraturan-5

kecepatan minimum untuk :

rumus gerak melingkar beraturan-6

5. Gerak Melingkar Vertikal dalam Lingkaran

Berbeda dengan gerak vertikal benda yang diikat dengan seutas tali, pada gerakan ini benda bergerak di dalam lintasan lingkaran yang vertikal atau dapat juga tempat berpijak bendalah yang berputar vertikal sementara benda tersebut berada di sebelah dalamnya.

seperti air dalam ember yang diikat tali atau pilot pesawat yang bermanuver membentuk lingkaran vertikal atau seperti contoh gambar di atas (bola dalam ember).

dalam kondisi ini berlaku rumus umum :

rumus gerak melingkar beraturan-7

kecepatan minimal agar saat di titik tertinggi benda tidak meninggalkan lintasan :

rumus gerak melingkar beraturan-8

6. Gerakan Melingkar Vertikal di Luar Lingkaran

contoh gerakan ini adalah ketika sebuah kendaraan melintasi jalan yang gundukannya membentuk lingkaran.

coba kalian perhatikan, mengapa berat benda dikalikan dengan sin…dan bukannya cos…. alasannya terlihat dalam penguraian gaya berat pada gambar.

rumus gerak melingkar beraturan-9.jpg

sehingga rumus umumnya :

rumus gerak melingkar beraturan-10.jpg

saat di puncak berlaku :

saat di puncak berlaku

7. Hubungan Roda – roda

rumus Hubungan Roda - roda

D. Ringkasan

Kita dapat menyimpulkan bahwa dalam Gerak Melingkar Beraturan :

  • Besar kecepatan linear/kecepatan tangensial adalah tetap, tetapi arah kecepatan linear
    selalu berubah setiap saat
  • kecepatan sudut (baik besar maupun arah) selalu tetap setiap saat
  • percepatan sudut maupun percepatan tangensial bernilai nol
  • dalam GMB hanya ada percepatan sentripetal
Gambar Gravatar
Assalamualaikum wr.wb. Selamat belajar dan mengerjakan tugas.^^PS : Tidak perlu bermimpi menjadi orang terkenal atau menginsipirasi, cukup menjadi individu yang bermanfaat untuk orang lain, Insha Allah kamu akan menemukan jalanmu.. Karena setiap orang memiliki tanggung jawab, peranan dan beban yang harus dipikul. Oleh sebab itu lakukanlah yang terbaik untuk membuat orang tuamu bangga. Terutama kaum muda yang masih memiliki semangat juang yang tinggi, inilah saatnya kamu bekerja keras dan belajar dengan sungguh-sungguh!

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *