GERAK MELINGKAR BERATURAN DAN BERUBAH BERATURAN

A. Gerak Melingkar Beraturan

Gerak Melingkar Beraturan (GMB) merupakan gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kelajuan yang tetap.Gerak Melingkar itu sendiri adalah gerak yang lintasannya berupa lingkaran, sedangkan kecepatan sudut atau yang juga sering disebut dengan kecepatan anguler adalah sudut yang ditempuh oleh sebuah titik yang bergerak di tepi lingkaran dalam satuan waktu tertentu. Arah dari kecepatan sudut pada GMB searah dengan arah dari kecepatan linearnya. 

Ciri-Ciri Gerak Melingkar Beraturan

Adapun ciri-ciri gerak melingkar beraturan  yaitu :

⧫ Memiliki lintasan berupa lingkaran, 

⧫ Dipengaruhi oleh Gaya Sentripetal, 

⧫ Memiliki kecepatan sudut yang konstan, dan 

⧫ Memiliki percepatan sentripetal yang beubah-ubah. 

θ = ω.t

ω = θ/t = 2π/T = 2πf

T = 2π.ω

 

Kecepatan sudut dari gerak melingkar beraturan memang tetap, tetapi arah kecepatan sudutnya berbeda – beda karena gerak benda dipengaruhi oleh gaya yang membelokkan benda tersebut, gaya ini disebut dengan gaya sentripetal. Karena arah kecepatan yang berbeda ini, maka terdapat arah percepatan yang berubah-ubah pada GMB. Percepatan yang dipengaruhi oleh gaya sentripetal ini disebut dengan percepatan sentripetal, arah percepatan tersebut selalu menuju titik pusat lingkaran tetapi besar percepatan sentripetal tetap sama karena tidak terjadi perubahan kecepatan sudut benda.

 

Percepatan Sentripetal
Gaya sentripetal merupakan gaya yang membuat benda bergerak melingkar. Benda dapat bergerak melingkar karena benda yang diputar tersebut memiliki percepatan menuju pusat lingkaran. Percepatan itu disebut dengan percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal Adalah percepatan yang dialami benda yang bergerak melingkar beraturan dan arah percepatan selalu menuju pusat lingkaran.

Gambar 1.1 Percepatan sentripetal

 

—as = V2/r  v = r ω

—as = r2 ω2/r

—as = r2 ω2

Keterangan :
as = percepatan sentripetal
V = kelajuan tangensial
r = jari-jari
 Contoh Gerak Melingkar dalam Kehidupan Sehari-hari

Gift 1.1 Jam dinding

 

Gift 1.2 Kicir angin

Download swf https://drive.google.com/drive/folders/1M88MhDw98rThEbmEDekn9Ak8mPjLZueI?usp=sharing

 B. Gerak Melingkar Berubah Beraturan
Gerak melingkar berubah beraturan atau GMBB adalah gerak suatu benda pada lintasan yang berbentuk lingkaran dengan kecepatan sudut dan kecepatan tangensial berubah secara teratur atau dengan kata lain percepatan sudut dan percepatan tangensial benda adalah konstan.

Percepatan pada gerak melingkar, baik percepatan sudut (anguler) maupun percepatan linear (tangensial) merupakan besaran vektor. Sehingga besar/nilai percepatannya dapat berharga positif atau negatif. Jika percepatan anguler dan percepatan tangensial berharga positif itu berarti percepatan benda searah dengan perubahan kecepatan sehingga benda tersebut mengalami gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) dipercepat. Sebaliknya, Jika percepatan anguler dan percepatan tangensial berharga negatif itu berarti percepatan benda berlawanan arah dengan perubahan kecepatan sehingga benda tersebut mengalami gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) diperlambat (gambar 1.2)

Gambar 1.2 GMBB Dipercepat dan GMBB Diperlambat

 

Dalam gerak melingkar, biasanya jika arah kecepatan atau percepatan berlawanan arah dengan putaran jarum jam, maka bernilai positif dan sebaliknya, jika searah putaran jarum jam maka bernilai negatif.

Gambar 1.4 Rumus Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Ciri-Ciri Gerak Melingkar Berubah Beraturan
➤ Lintasan berbentuk lingkaran
➤ Dalam selang waktu yang sama, besar posisi sudut berbeda
➤ Nilai dan arah kecepatan linear beruba (v berubah)
➤ Nilai dan arah kecepatan sudut berubah 
➤ Nilai percepatan tangensial tetap tetapi arahnya berubah
➤ Nilai dan arah percepatan sudut tetap (a konstan)
➤ Nilai percepatan sentripetal berubah tetapi arahnya tetap
➤ Nilai percepatan total adalah resultan vektor percepatan tangensial dengan vektor percepatan sentripetal



 Contoh Gerak Melingkar Berubah Beraturan dalam Kehidupan Sehari-hari

Gambar 1.4 Permainan Rollercoaster

 

Gambar 1.5 Perputaran Roda

download swf https://drive.google.com/drive/folders/13HRxrd-bVoBhg2MGD9yLSVjEGVU-DtDI?usp=sharing

Contoh Soal Fisika Gerak Melingkar Beraturan dan Pembahasannya
Baling-baling helikopter berputar dengan frekuensi 600 rpm. Jari-jari baling-baling tersebut adalah 2 meter, Hitung:

1. Frekuensi putaran baling baling dalam Hz.
2. Kecepatan sudut baling-baling
3. Kecepatan sebuah titik di tepi baling-baling

Penyelesaian

1. Frekuensi putaran baling baling dalam Hz.
Frekuensi 6000 rpm artinya dalam satu menit berputar sebanyak 6000 kali, sehingga f=nt=60060=10 Hz

2. Kecepatan sudut baling-baling ω=2πf=20π rad/s

       3. Kecepatan sebuah titik di tepi baling-baling

v=ωR=20π×2=40π m/s