Gerak Melingkar

Pernahkah anda menaiki kereta luncur?, kincir-kincir atau komedi putar? Apa yang anda rasakan ketika menaikinya? Mengapa anda tidak terpental ke luar saat melalui lintasan melingkar?
 
 
elain pada kereta luncur, gerak dengan lintasan melingkar juga dapat anda temukan  pentil roda sepeda yang bergerak. Pentil roda sepeda bergerak mengelilingi lintasan yang berbentuk lingkaran. Gerak pentil pada roda sepeda tersebut disebut gerak melingkar. Berdasarkan ada tidaknya perubahan kecepatan tangensial, gerak melingkar dibedakan menjadi dua, yaitu gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan 
iDevice icon Gerak Melingkar Beraturan
Ketika mempelajari gerak lurus beraturan, anda mengetahui bahwa selama berada di lintasan yang lurus, kelajuan dan kecepatan benda adalah tetap. Hal ini berbeda dengan benda yang bergerak melingkar. Misal contoh pada bola bermassa m yang diikat pada seutas tali yang panjangnya r. Bola diputar vertikal, sehingga benda mengalami gerak melingkar seperti tampak pada gambar berikut
 
 
Vektor kecepatan bola pada tiap posisi merupakan garis singgung terhadap lintasan keliling lingkaran. Oleh kerena itu, arah kecepatannya selalu berubah-ubah sesuai dengan arah garis singgungnya. Walaupun kecepatannya berubah-ubah, namun kelajuan bola adalah tetap. Gerak melingkar dengan laju tetap seperti itu disebut dengan gerak melingkar beraturan 
 
 
Pada gambar tampak sebuah partikel yang bergerak melingkar menempuh lintasan sepanjang keliling lingkaran (2 π r) dengan laju tetap v. Adapun waktu yang diperlukan untuk bergerak satu lingkaran penuh (dari A kembali ke A) disebut dengan satu periode, sedangkan banyaknya putaran yang dialami partikel tiap satu satuan waktu disebut dengan frekuensi. Jadi frekuensi berbanding terbalik dengan periode.
Dalam selang waktu Δt, panjang lintasan yang ditempuh adalah Δs, sehingga laju linier partikel yang bergerak melingkar beraturan dinyatakan dengan persamaan 
 

iDevice icon Kecepatan Angular/Kecepatan Sudut
Perhatikanlah gambar berikut

 

Untuk gerak melingkar beraturan, besar sudut yang ditempuh (Δθ) oleh titik A dalam selang waktu Δt yang sama adalah senantiasa tetap. Ini berarti kelajuan titik A dapat pula dinyatakan dari besar sudut yang ditempuh dalam selang waktu tertentu.Besarnya perubahan sudut dalam selang waktu tertentu ini disebut dengan kecepatan sudut/kecepatan anguler. Besarnya kecepatan anguler titik A dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

Dalam satu periode (T), besar sudut yang ditempuh oleh titik A yang telah melakukan gerakan 1 putaran penuh adalah 2π rad atau 360 derajat. Oleh karena itu , besarnya kecepatan sudut dirumuskan dengan persamaan

Perpindahan sudut (Δθ) dapat bernilai positif atau negatif. Perpindahan sudut bernilai positif jika arah kecepatannya berlawanan arah dengan perputaran jarum jam, dan bernilai negatif jika arah kecepatannya searah dengan perputaran jarum jam

iDevice icon Hubungan Antara Kelajuan Linier dengan Kelajuan Angular
Seperi pada pembahasan sebelumnya, telah diketahui bahwa besarnya kelajuan linier dan kelajuan angular dinyatakan dengan persamaan
 
 
Oleh karena itu akan didapat hubungan antara laju linier dengan laju anguler sebagai berikut
 
 
Meskipun sebuah benda bergerak melingkar secara beraturan, tetapi karena vektor kecepatan liniernya selalu berubah terhadap waktu, maka benda akan memiliki percepatan yang disebut dengan percepatan sentripetal. Sekarang yang menjadi permasalahan, ke manakah arah percepatan sentripetal ini? 
 

iDevice icon Hubungan Roda Roda
Hubungan roda roda adalah susunan roda-roda yang saling mempengaruhi dalam satu kesatuan sistem. Untuk lebih jelas terkait dengan hubungan roda-roda, perhatikanlah ilustrasi berikut.

 

 

Hubungan roda-roda pada dasarnya dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu hubungan roda roda dengan kecepatan linier sama dan hubungan roda roda dengan kecepatan angular sama

1) Hubungan Roda Roda dengan Kecepatan Linier Sama

2) Hubungan Roda Roda dengan Kecepatan Angular Sama

Hubungan raoda roda seperti ini banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari hari, misalnya hubungan antara gear depan dengan gear belakang sepeda motor, hubungan antara gear dengan pelek, serta hubungan antara baling baling dengan as pada mesin torbojet. Untuk lebih jelanya, perhatikanlah simulasi mesin turbojet berikut
 

iDevice icon Gerak Lurus Berubah Beraturan
Sebuah benda dikatakan melakukan gerak melingkar berubah beraturan jika selama melakukan gerak melingkar, kecepatan sudut benda tersebut (ω) besarnya berubah secara beraturan, dalam artian percepatan sudut benda tersebut (α) setiap saat adalah tetap/konstan
 
 
Benda yang bergerak lurus berubah beraturan akan mengalami dua percepatan, yaitu percepatan sentripetal (as) dan percepatan tangensial (at), oleh karena itu percepatan total benda yang bergerak melingkar berubah beraturan adalah
 
 
Terlihat pada ilustrasi gerak melingkar pada gambar berikut, di mana pada gambar tersebut, arah percepatan tangensial (at) selalu tegak lurus arah percepatan sentripetal (as)
 

« Previous | Next »