catatan kang damar : GERAK MELINGKAR

Perhatikan gambar berikut ini!

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menjumpai contoh benda yang bergerak menyerupai lintasan lingkaran. Contohnya antara lain: gerak bianglala (kincir), jarum jam, roda, kipas angin berputar, dan lain sebagainya. Bahkan gerak planet-planet mengelilingi matahari mendekati gerak melingkar (walaupun lintasannya berbentuk ellips, namun ellips yang tidak terlalu lonjong).

berdasarkan contoh tersebut, gerak melingkar diartikan sebagai gerak pada satu bidang datar dan mengelilingi satu titik tertentu. atau juga diartikan sebagai gerak yang lintasannya mempunyai pusat kelengkungan dengan radius kelengkungan tetap.

1. Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

GMB adalah gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran dengan laju konstan dan kecepatannya selalu tegak lurus terhadap titik pusat lingkaran.

a. Kecepatan Linier dan Kecepatan Sudut GMB

Gerak melingkar lintasannya adalah lingkaran, maka jarak tempuh benda adalah busur lingkaran. Jika dalam selang waktu t benda menempuh busur lingkaran s, maka dikatakan benda mempunyai laju linear v yang besarnya adalah :

dengan:

Waktu yang diperlukan oleh benda untuk berputar satu kali putaran sempurna disebut periode dan dinyatakan dengan lambang T. Satuan periode dalam sistem SI adalah sekon (s). Jumlah putaran yang dilakukan oleh benda tiap satuan waktu disebut frekuensi dan diberi lambang f. Satuan frekuensi dalam sistem SI adalah 1/s atau hertz (Hz). Hubungan periode dan frekuensi dinyatakan sebagai berikut:

Keliling lingkaran yang beradius (jari-jari) R adalah 2πR. Jika benda untuk berputar satu kali memerlukan waktu T, maka kelajuan/kecepatan linear benda tersebut adalah:

dengan:

Kecepatan sudut atau kecepatan anguler adalah perbandingan antara sudut yang ditempuh (θ) selama selang waktu tertentu. Persamaan kecepatan sudut (ω) adalah:

Benda yang berputar dalam waktu satu periode (t=T) maka sudut yang ditempuh adalah 2π radian sehingga kecepatan sudut dapat dirumuskan:

b. Percepatan Sentripetal

Pada gerak melingkar beraturan memiliki besar kecepatan linier tetap. Meskipun besar kecepatan linier tetap namun arahnya selalu berubah-ubah. Perhatikan gambar berikut ini!

Arah kecepatan linier yang berubah-ubah ini disebabkan adanya percepatan, yang arahnya menuju ke pusat lingkaran. Percepatan pada gerak melingkar yang arahnya menuju ke titik pusat lingkaran disebut percepatan sentripetal.

c. Gaya Sentripetal

Jika benda yang massanya m kg bergerak melingkar beraturan maka berdasarkan hukum II Newton besarnya gaya sentripetal yang dialami benda adalah:

d. Gerak Roda-roda berhubungan

Dalam sebuah mesin banyak dijumpai pemindahan gerak putar (gerak melingkar) dari satu bagian ke bagian lain. Pada mesin mobil misalnya, terdapat pemindahan gerak dari dari poros engkol ke generator dan kipas angin. Pemindahan gerak putar ini menggunakan sabuk (belt).