Beberapa waktu lalu telah dibahas mengenai Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Tahukah kamu bahwa selain gerak lurus, ada juga gerak melingkar. Apa itu Gerak Melingkar? Seperti apa contoh soal gerak melingkar? Sini merapat.
Teman-teman, pernah coba mengikat bola pada sebuah tali, lalu talinya diputar seperti gambar berikut?
Wah, jadi teringat masa kecil ya? Nah, pada topik Gerak Melingkar, kamu berkesempatan untuk meneliti gerakan memutar ini lebih dalam. Siap? Yuk kita mulai!
Pengertian Gerak Melingkar
Pada saat kamu melakukan hal di atas, yakni memutar tali yang bagian ujungnya diikatkan sebuah bola, sebetulnya kamu sedang mempraktikkan konsep gerak melingkar lho. Jadi, apa itu gerak melingkar?
Gerak melingkar adalah suatu gerakan benda / obyek yang membentuk lintasan melingkar (berbentuk lingkaran) dengan satu sumbu di titik tengahnya.
Untuk mengukur jarak tempuh (atau dalam hal ini tepatnya disebut sudut tempuh), maka sangat mudah. Satu putaran penuh adalah 360 derajat, maka jika kamu memutar tali sebanyak 3 putaran penuh, maka kamu bisa menghitung berapa sudut tempuh total bola tersebut? Hayo berapa?
Ya betul, jawabannya adalah 360 x 3 = 1080 derajat atau sama dengan 6 π rad (π = 180 derajat). Jika sedang mempelajari gerak melingkar, maka belum lengkap kalau tidak membahas gaya sentripetal juga. Lanjut baca ya!
Gaya Sentripetal
Teman-teman masih ingat kan bahwa untuk melakukan gerakan maka suatu benda memerlukan gaya?
Hal ini juga berlaku untuk gerak melingkar. Jadi, untuk dapat bergerak melingkar, maka benda memerlukan gaya. Dalam hal ini, gaya tersebut dijuluki dengan gaya sentripetal yang disimbolkan dengan Fs. Berikut rumusnya:
Apa makna tiap simbol dalam rumus ini? Penjelasannya sebagai berikut.
Gaya sentripetal disimbolkan dengan Fs. Gaya ini merupakan hasil dari perkalian antara massa (m) dengan percepatan sentripetal (as). Adapun, percepatan sentripetal merupakan hasil dari kuadrat nilai kecepatan (v^2) dibagi dengan jari-jari lintasan yang berbentuk melingkar (R).
Nah, sudah lebih jelas?
Gerak melingkar itu sendiri sekurangnya terbagi ke dalam 2 jenis, yakni Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB). Apa itu GMB? Apa itu GMBB? Dan, apa beda keduanya? Baca sampai tuntas ya!
Gerak Melingkar Beraturan (GMB)
Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerakan benda yang menempuh lintasan melingkar (sirkuler) dengan kecepatan sudut tetap, sementara percepatan sudutnya nol.
Kok mirip Gerak Lurus Beraturan (GLB) ya?
Eits jangan salah, meski gerakan ini terdengar mirip seperti Gerak Lurus Beraturan, tetapi keduanya sangat berbeda lho. Jadi, Gerak Melingkar Beraturan (GMB) tidak sama dengan Gerak Lurus Beraturan (GLB). Kenapa?
Itu karena pada GMB, lintasannya adalah melingkar, bukan lurus seperti pada GLB. Jadi, jangan keliru membedakan keduanya ya. Baca lagi deh soal GLB disini.
Lantas, seperti apa contoh dari Gerak Melingkar Beraturan (GMB)? Ada banyak, salah satunya gerakan jarum jam.
Coba deh perhatikan bagaimana jarum jam bergerak. Jarum jam bergerak secara melingkar bukan? Jarum jam bergerak dari angka 12 sampai 12 lagi, dan begitu seterusnya. Jika diperhatikan, lintasan jarum jam berbentuk lingkaran dan kecepatannya pun konstan lho. Sesuai banget dengan definisi Gerak Melingkar Beraturan, iya kan?
Contoh lain dari GMB adalah komidi putar. Ya, atraksi yang sering kamu jumpai di pasar malam ini juga menerapkan konsep Gerak Melingkar Beraturan. Sekarang, bisakah kamu sebutkan contoh GMB yang lain?
Well done, selanjutnya simak rumus Gerak Melingkar Beraturan berikut ini ya!
Rumus Gerak Melingkar Beraturan (GMB)
Penjelasan rumus di atas sebagai berikut.
θ = besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh benda
ω = kecepatan sudut GMB (satuan rad/s)
t = waktu (satuan s)
T = periode (satuan s)
v = kecepatan linear GMB (satuan m/s)
R = jari-jari (satuan m)
f = frekuensi (satuan Hz)
Ingin tahu bagaimana menggunakan rumus-rumus ini dalam soal? Langsung ke Contoh Soal Gerak Melingkar Beraturan ya. Atau, kamu bisa tetap stay here for awhile karena di akhir artikel ini ada 7 contoh soal gerak melingkar yang siap untuk dipecahkan.
Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)
Selain GMB, ada juga GMBB yakni Gerak Melingkar Berubah Beraturan. Apa itu GMBB?
Secara sederhana, Gerak Melingkar Berubah Beraturan adalah gerakan benda yang menempuh lintasan melingkar (sirkuler) dengan kecepatan sudut yang berubah secara konstan, tetapi percepatan sudutnya konstan.
Disinilah perbedaan antara GMBB dan GMB. Pada GMB, percepatan sudut tidak ada ( θ = 0 ). Sementara, pada GMBB percepatan sudut ada (dinamakan percepatan tangensial). Nanti hal ini disinggung kembali di bagian Rumus.
Hal yang perlu dicatat adalah kecepatan sudut pada GMBB meningkat bila searah dengan percepatannya. Sementara, kecepatan sudut menurun apabila berlawanan dengan perubahan percepatannya.
Beberapa contoh dari GMBB adalah …
Selanjutnya, yuk perhatikan rumus Gerak Melingkar Berubah Beraturan berikut ini.
Rumus Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)
Penjelasan rumus sebagai berikut.
θ = besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh benda
ωo = kecepatan sudut awal
ωt = kecepatan sudut akhir
α = percepatan sudut
t = waktu tempuh
Nah, kamu sudah mempelajari pengertian gerak melingkar dan mengetahui pembagian gerak melingkar. Coba tes memori ya, ada berapa jenis gerak melingkar? Apa rumus gaya sentripetal? Wah, auto scroll ke atas lagi deh.
Tenang, kamu tidak perlu menghapal semuanya kok, terutama rumus. Rumus itu tidak perlu dihapal, tetapi dipahami. Untuk memahaminya maka kamu perlu berlatih soal.
Kamu bisa mampir ke artikel Contoh Soal Gerak Melingkar Berubah Beraturan untuk mengerjakan soal khusus GMBB saja. Tetapi, kalau mau mengasah diri dengan soal GMB dan GMBB maka kamu bisa tetap disini. Kenapa?
Karena sebentar lagi kamu bakal menyimak 7 contoh soal GMB dan GMBB yang dilengkapi dengan pembahasannya. Sudah siap? Yuk gulir ke bawah!
Contoh Soal Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Berubah Beraturan (GMBB)
Kamu sudah mengetahui pengertian dan rumus GMB dan GMBB, sekarang waktunya put it into practice. Kerjakan beberapa contoh soal Gerak Melingkar berikut ini ya.
Contoh Soal Gerak Melingkar 1
Sebuah obyek bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 1 meter. Jika periode obyek tersebut 0,5 s maka berapakah kecepatan sudut obyek tersebut?
Pembahasan
Seperti yang dijelaskan dalam soal bahwa kamu harus mencari kecepatan sudut obyek tersebut. Sementara, kamu mengetahui bahwa:
R = 1 m
T = 0,5 s
Adapun, rumus kecepatan sudut adalah:
ω = 2π / T
Masukkan nilainya maka:
ω = 2π / 0,5
ω = 4π rad/s
Jadi, kecepatan sudut obyek tersebut adalah 4π rad/s.
Contoh Soal Gerak Melingkar 2
Jika periode sebuah obyek yang bergerak melingkar beraturan adalah 0,5 m/s, sementara jari-jari putarannya adalah 0,6 meter, maka berapakah kecepatan linear obyek tersebut?
Pembahasan
Sebelum mengerjakan, tuliskan dulu unsur-unsur yang diketahui dalam soal, yakni:
T = 0,5 s
R = 0,6 meter
Seperti yang kamu ketahui bahwa rumus kecepatan linear adalah:
v = 2π . R / T
Maka, apabila dimasukkan nilainya:
v = 2π . 0,6 / 0,5
v = 1,2π / 0,5 = 2,4 π m/s
Jadi, kecepatan linear obyek yang sedang bergerak melingkar tersebut adalah 2,4π m/s.
Contoh Soal Gerak Melingkar 3
Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s^2. Jika pada mulanya benda tersebut diam, maka berapakah kecepatan sudut benda dan sudut tempuh setelah 5 detik?
Pembahasan
Perhatikan bahwa ini merupakan contoh soal Gerak Melingkar Berubah Beraturan. Oleh karena itu kamu dapat menjawab soal ini menggunakan rumus GMBB. Tetapi, sebelumnya tuliskan dulu apa saja yang diketahui berikut ini.
a = 2 rad/s^2
ωo = 0 (karena benda tersebut diam)
t = 5 s
Untuk mengetahui kecepatan sudut benda setelah 5 detik maka kamu bisa melakukan cara berikut:
ωt = ωo + at
ωt = 0 + 2 . 5 = 10 rad/s
Lalu, untuk mengetahui sudut tempuh benda setelah 5 detik maka bisa melakukan cara berikut:
θ = ωo . t + ½ . a . t^2
θ = 0 . 5 + ½ . 2 . 5^2 = 0 + 25 = 25 rad
Jadi, kecepatan sudut benda dan sudut tempuhnya setelah 5 detik adalah 10 rad/s dan 25 rad.
Contoh Soal Gerak Melingkar 4
Jika terdapat dua roda seperti gambar berikut, maka berapakah kecepatan sudut roda kedua?
Pembahasan
Seperti yang tertera di gambar, kemungkinan kedua roda memiliki kecepatan yang sama sehingga v1 = v2. Dengan begitu, ω1 . R1 = ω2 . R2. Oke, selanjutnya masukkan nilainya sehingga:
120 . 20 = ω2 . 10
2.400 / 10 = ω2
240 = ω2
Jadi, kecepatan sudut roda dua adalah 240 rad/s.
Contoh Soal Gerak Melingkar 5
Jika jarum speedometer sebuah motor menunjukkan angka 1.200 rpm, maka itu berarti kecepatan sudut putaran mesin motor tersebut adalah?
Pembahasan
Seperti yang telah dijelaskan di soal, maka kamu dapat memperoleh bahwa:
n = 1.200
t = 1 menit = 60 detik
Maka, f = n/t = 1.200 / 60 = 20 Hz
Selanjutnya, kamu dapat mencari kecepatan sudut putaran mesin motor melalui cara berikut.
ω = 2π . f
ω = 2π . 20 = 40π rad/s
Jadi, kecepatan sudut putaran mesin motor tersebut adalah 40π rad/s.
Contoh Soal Gerak Melingkar 6
Jika sebuah CD (compact disk) berputar dengan kecepatan 390 rpm, maka berapakah frekuensi putarnya?
Pembahasan
Seperti yang tertera di soal bahwa compact disk berputar dengan kecepatan 390 rpm, berarti compact disk tersebut berputar sebanyak 390 kali dalam semenit (60 detik). Maka,
n = 390
t = 60 s
Karena frekuensi = n / t maka:
f = 390 / 60
f = 13/2 = 6,5 Hz
Jadi, frekuensi putar compact disk tersebut adalah 6,5 Hz.
Contoh Soal Gerak Melingkar 7
Seorang pria memutar benda yang memiliki massa 4 kg. Benda tersebut diikatkan pada tali yang panjangnya 6 meter. Jika benda berputar dengan kelajuan konstan 12 m/s, maka berapakah gaya sentripetal benda tersebut?
Pembahasan
Dari unsur-unsur yang diketahui, soal ini merupakan contoh soal Gerak Melingkar Beraturan. Oleh karena itu, kamu dapat mengerjakan soal ini menggunakan cara berikut.
Fs = m . as
Karena percepatan sentripetal (as) = v^2 / R maka:
Fs = m . v^2 / R
Jadi, bila dimasukkan nilainya:
Fs = 4 . 12^2 / 6
Fs = 96 N
Jadi, gaya sentripetal benda tersebut adalah 96 N.
Tuntas sudah pembahasan mengenai gerak melingkar. Kini kamu sudah mengetahui apa itu gerak melingkar, macam-macamnya, hingga rumusnya. Bahkan, kamu juga sudah mengerjakan beberapa contoh soal gerak melingkar. Bagaimana menurutmu, materi Gerak Melingkar tidak susah kan?
Jika kamu rajin berlatih soal, maka kamu akan dapat memahami konsep ini dengan lebih baik. Jadi, rajin-rajin belajar ya. Seringlah berkunjung ke Hargabelanja.com karena ada banyak contoh soal yang bisa dijadikan bahan belajar. Jangan lupa cek juga koleksi contoh soal GMB dan GMBB untuk mempertajam pemahaman.
That’s all for now. Semoga kita dapat berjumpa lagi di bahasan selanjutnya ya. See ya.
