Gerak melingkar

GERAK MELINGKAR
Gerak melingkar adalah gerak benda yang
lintasannya berbentuk lingkaran. Gerak ini dapat
kita asumsikan sebagai gerak berputar atau
gerak rotasi suatu benda. 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.
1. Besaran dan Satuan Gerak Melingkar
Besaran-besaran yang mendeskripsikan suatu gerak melingkar adalah , dan atau
berturur-turut berarti sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut. Besaran-besaran ini
bila dianalogikan dengan gerak linier setara dengan posisi, kecepatan dan percepatan atau
dilambangkan berturut-turut dengan , dan .
BESARAN GERAK LURUS DAN MELINGKAR
GERAK LURUS
Besaran
GERAK MELINGKAR
Satuan (SI)
Besaran
Satuan (SI)
poisisi
m
sudut
rad
kecepatan
m/s
kecepatan sudut
rad/s
percepatan
m/s2
percepatan sudut
rad/s2
-
-
perioda
S
-
-
radius
m
2. Jenis Gerak Melingkar
Gerak melingkar dapat dibedakan menjadi dua jenis, atas keseragaman kecepatan
sudutnya yaitu:
A. Gerak Melingkar Beraturan
Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan
sudut
tetap. Besar Kecepatan sudut diperolah dengan membagi kecepatan
tangensial dengan jari-jari lintasan
Arah kecepatan linier dalam GMB selalu menyinggung lintasan, yang berarti
arahnya sama dengan arah kecepatan tangensial
. Tetapnya nilai kecepatan
akibat konsekuensi dar tetapnya nilai . Selain itu terdapat pula percepatan radial
yang besarnya tetap dengan arah yang berubah. Percepatan ini disebut sebagai
percepatan sentripetal, di mana arahnya selalu menunjuk ke pusat lingkaran.
Bila adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran penuh dalam
lintasan lingkaran
, maka dapat pula dituliskan
Kinematika gerak melingkar beraturan adalah
dengan
adalah sudut yang dilalui pada suatu saat ,
dan adalah kecepatan sudut (yang tetap nilainya).
adalah sudut mula-mula
B. Gerak Melingkar Berubah Beraturan
Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) adalah gerak melingkar dengan
percepatan sudut
tetap. Dalam gerak ini terdapat percepatan tangensial
(yang
dalam hal ini sama dengan percepatan linier) yang menyinggung lintasan lingkaran
(berhimpit dengan arah kecepatan tangensial ).
Kinematika GMBB adalah
dengan adalah percepatan sudut yang bernilai tetap dan
mula-mula.
adalah kecepatan sudut
3. Persamaan Parametrik
Gerak melingkar dapat pula dinyatakan dalam persamaan parametrik dengan terlebih
dahulu mendefinisikan:


titik awal gerakan dilakukan
kecepatan sudut putaran (yang berarti suatu GMB)

pusat lingkaran
untuk kemudian dibuat persamaannya.
Hal pertama yang harus dilakukan adalah menghitung jari-jari lintasan
melalui:
yang diperoleh
Setelah diperoleh nilai jari-jari lintasan, persamaan dapat segera dituliskan, yaitu
dengan dua konstanta
dan
yang masih harus ditentukan nilainya. Dengan
persyaratan sebelumnya, yaitu diketahuinya nilai
dan :
Perlu diketahui bahwa sebenarnya
karena merupakan sudut awal gerak melingkar.
, maka dapat ditentukan nilai
4. Beberapa Bentuk Benda Bergerak Melingkar
1. Gerak benda di luar dinding melingkar.
v2
N=m.g-m.
R
N = m . g cos  - m .
v2
R
N = m . g cos  + m .
v2
R
2. Gerak benda di dalam dinding melingkar.
v2
N=m.g+m.
R
N=m.
v2
- m . g cos 
R
N=m.
v2
-m.g
R
3. Benda dihubungkan dengan tali diputar vertikal.
v2
T=m.g+m
R
T=m.
T = m m . g cos  + m
v2
- m . g cos 
R
T=m.
v2
-m.g
R
4. Benda dihubungkan dengan tali diputar mendatar (ayunan centrifugal/konis)
T cos  = m . g
T sin  = m .
v2
R
Periodenya T = 2
L cos
g
Keterangan : R adalah jari-jari lingkaran
5. Gerak benda pada sebuah tikungan berbentuk lingkaran mendatar.
N . k = m .
v2
R
N = gaya normal
N=m.g
v2
R
Sedangkan dalam kehidupan sehari-hari saja banyak yang bisa kita jadikan contoh. Berikut
ini adalah beberapa di antaranya.
1. Komidi Putar
Kuda pada komidi putar akan berputar mengelilingi pusat putaran yakni tiang komidi
putar. Kuda-kuda akan bergerak berputar dalam waktu tertentu dengan frekuensi
tertentu pula.
2. Gerak revolusi bulan terhadap bumi
Pada contoh ini, bumi adalah sumbu pusat putaran. Bulan akan berputar mengelilingi
matahari dengan lintasan melingkar. Perputaran bulan terhadap bumi dalam ilmu
falaq atau ilmu astronomi. Hal ini dapat menyebabkan pergantian bulan dalam tahun
qamariah.
3. Jarum jam
Ketiga jarum jam juga termasuk dalam salah satu contoh gerak melingkar. Ketiga
jarumnya akan berputar dengan kecepatan yang berbeda karena masing-masing jarum
jam menunjukkan waktu yang berbeda (detik, menit dan jam). Poros jarum jam yang
berperan sebagai pusat lingkaran sementara jarum jam akan berputar beraturan sesuai
dengan fungsi waktu masing-masing jarum.
4. Ban motor
Ban motor tentu saja selalu berputar ketika morot dijalankan. Ban motor akan
melakukan gerak melingkar terhadap poros ban. Tak terhitung berapa frekuensi
putaran yang dihasilkan ban motor selama melakukan perjalanan. Kecepatannya akan
berubah sesuai dengan keinginan pengendara dengan menggunakan bantuan rem dan
gas.