Dalam gerak berubah beraturan dikenal dengan istilah frekuensi yang merupakan

Jakarta -

Dalam ilmu fisika, kita mempelajari berbagai macam gerak salah satunya gerak melingkar. Gerak ini memiliki dua besaran, yakni sudut dan linear.

Gerak melingkar adalah gerak pada benda yang melintas di lintasan berbentuk lingkaran. Mobil yang menikung, gerak kincir angin, atau gerak bulan mengelilingi bumi adalah contoh gerak melingkar.

Penggunaan prinsip gerak melingkar pun banyak dimanfaatkan untuk penggunaan mesin-mesin di pabrik atau kendaraan. Tanpa kita sadari, gerak melingkar sudah mempermudah pekerjaan manusia saat beraktivitas.

Untuk memahami lebih jauh tentang gerak melingkar, simak penjelasan berikut tentang jenis, besaran, hingga rumus gerak melingkar yang perlu kamu ketahui.

Besaran Gerak Melingkar

Dikutip dari Modul Fisika Gerak Melingkar yang disusun oleh Neny Else Josephine, gerak melingkar memiliki dua besaran yaitu besaran sudut (anguler) dan besaran linear (tangensial), berikut penjelasan lengkapnya:

Besaran sudut adalah besaran yang arah kerjanya melingkar dan membentuk sudut tertentu (pada besaran vektor). Besaran sudut pada gerak melingkar yaitu periode, frekuensi, posisi sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut.

Besaran linear adalah besaran yang arah kerjanya lurus atau tidak membentuk sudut. Besaran linear pada gerak melingkar adalah jari-jari, panjang lintasan, kecepatan linear, percepatan tangensial, percepatan sentripetal dan percepatan total.

Jenis Gerak Melingkar

Masih dari sumber yang sama, gerak melingkar terbagi menjadi dua yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB)

• Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar dengan kecepatan sudut konstan. Ciri khas gerak melingkar yaitu kelajuan linier tetap namun kecepatan liniernya tidak konstan. Pada GMB kita mengenal percepatan sentripetal yang berarah ke pusat lingkaran.

• Gerakan melingkar berubah beraturan (GMBB) adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut tetap. Pada GMBB dikenal percepatan sentripetal dan percepatan tangensial. Untuk memahami kedua gerak melingkar ini, kamu perlu memahami besaran gerak melingkar.

Rumus Gerak Melingkar

Dari penjelasan di atas, perlu diketahui ada banyak komponen gerak melingkar yang dapat kita cari menggunakan rumus-rumus berikut ini:

• Periode Gerak Melingkar yaitu waktu yang digunakan suatu objek ketika melakukan satu putaran. Rumus gerak melingkar untuk mencari periode adalah T = waktu / jumlah putaran atau T = t / n.

• Frekuensi Gerak Melingkar yaitu jumlah putaran yang dilakukan suatu objek dalam satuan waktu. Rumusnya adalah f = jumlah putaran / waktu atau f = n/t.

Dari dua persamaan tersebut diketahui hubungan antara periode dan frekuensi yaitu T = 1 / f. Dimana T adalah periode (sekon), f adalah frekuensi (hertz atau Hz).

• Rumus Kecepatan Sudut pada gerak melingkar dapat kita cari dengan rumus sebagai berikut ω = 2 π f atau ω = 2 π / T. Dimana π adalah 22/7 atau 3,14 lalu f adalah frekuensi dan T adalah periode.

• Rumus Kecepatan Linier pada gerak melingkar yaitu v = s / t atau v = 2 π r f. Dimana s adalah keliling lingkaran, v adalah kecepatan linear (m/s), f adalah frekuensi.

Contoh Soal Gerak Melingkar

Sebuah balok kecil berada di tepi meja putar yang berjari-jari 0,4 m. Mula-mula meja berputar dengan kecepatan sudut 20 rad/s. Karena mengalami percepatan maka kecepatan sudutnya berubah menjadi 50 rad/s setelah bergerak selama 15 s. Berapakah kecepatan linear awal dan akhir balok tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

R = 0,4 mω0 = 20 rad/sω = 50 rad/s

t = 15 s.

Ditanya: kecepatan linear awal (v0) dan kecepatan linear akhir (v), maka:

v0 = ω0 × Rv0 = 20 × 0,4

v0 = 8 m/s

v = ω × Rv = 50 × 0,4

v = 20 m/s

Demikian penjelasan jenis, besaran, rumus, dan contoh soal gerak melingkar yang perlu kamu pahami. Semoga bermanfaat ya detikers!

Simak Video "Konsep Multiverse dalam Sudut Pandang Agama"

Gerak Melingkar – Masih dalam pelajaran fisika, pelajaran kali ini kita akan membahasa mengenai gerak melingkar beraturan, berubah beraturan, rumus dan contoh soal beserta pengertian lengkapnya. Namun dipertemuan sebelumnya bersama kami telah membahas mengenai glbb. Baiklah langsung saja mari kita simak bersama penjelasannya di bawah ini.

Pengertian Gerak Melingkar

Gerak Melingkar ialah merupakan suatu gerakan atau objek yang lintasannya berupa lingkaran mengelilingi suatu titik tetap. Misalnya seperti  halnya pada gerakan Bulan mengelilingi bumi dan gerakan berputar bola yang tergantung pada tali.

Gerak Melingkar Beraturan

(GMB) atau Gerak melingkar beraturan ialah merupakan gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan besar kecepatan tetap. Pada kecepatan GMB ini besarnya selalu statis/tetap, akan tetapi arahnya selalu berubah, dan arah kecepatan selalu menyinggung lingkaran. Jadi dapat diambil kesimpulan, arah kecepatan (v) selalu tegak lurus dengan garis yang ditarik melalui pusat lingkaran pada titik tangkap vektor kecepatan pada saat itu juga.

Besaran-Besaran Fisika dalam Gerak Melingkar

Periode (T) dan Frekuensi (f)

Waktu yang dibutuhkan suatu benda yang begerak melingkar untuk melakukan satu putaran penuh disebut periode. Pada umumnya periode diberi notasi T. Satuan SI periode adalah sekon (s).

Banyaknya jumlah putaran yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak melingkar dalam selang waktu satu sekon disebut frekuensi. Adapun artian dari SI sendiri ialah suatu putaran per sekon atau hertz (Hz). yang mempunyai hubungan antara periode dan frekuensi sebagai berikut.

Adapun Keteranganya :

Keterangan:

T : periode (s)

f : frekuensi (Hz)

Kecepatan Linear

Apabila ada suatu benda yang dapat melakukan sebuah gerakan melingkar secara beraturan dengan arah gerak berlawanan arah jarum jam dan berawal dari titik A. Dengan memerlukan waktu guna untuk menempuh satu putaran yakni T. Yang dalam sekali putaran, benda tersebut sudah hampir mencapai lintasan linear sepanjang sekeliling ruas lingkaran (2 π r ), sedangkan r merupakan jarak benda dengan pusat lingkaran (O) atau jari-jari lingkaran. Kemudian pada kecepatan (v) ialah hasil pembagian dari panjang lintasan linear yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya.

Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Diketahui bahwa T = 1/f atau f = 1/T, jadi persamaan kecepatan linear dapat ditulis sebagai berikut:

Kecepatan Sudut (Kecepatan Anguler)

Sebelum mempelajari kecepatan sudut Anda pahami dulu tentang gerak jatuh bebas.  SI ialah termasuk dalam suatu satuan perpindahan sudut bidang datar pada radian (rad). dan mempunyai nilai yakni  suatu perbandingan antara jarak linear yang ditempuh benda dengan jari-jari lingkaran. Oleh karena satuan sudut yang biasa digunakan ialah derajat, maka perlu kita konversikan satuan sudut radian dengan derajat. Apabila diketahui bahwa keliling lingkaran ialah 2 π r. kemudian contohnya pada sudut pusat satu lingkarannya θ, jadi sudut pusat disebut 1 rad apabila pada sebuah busur yang ditempuh sama dengan jari-jarinya. Persamaan matematisnya ialah

Pada jarak dalam waktu  Δt , maka benda tersebut sudah menempuh lintasan sepanjang busur AB, dengan sudut sebesar Δθ . Oleh sebab itu, kecepatan sudut merupakan besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Satuan kecepatan sudut ialah rad/s . Dan Rpm ialah merupakan suatu singkatan dari rotation per minutes (rotasi per menit).

Baca Juga :  Gerak Parabola

Sebab waktu yang dibutuhkanagar dapat menempuh satu putaran ialah T dan dalam satu putaran sudut yang ditempuh benda ialah 360° (2 π), maka persamaan kecepatan sudutnya ialah ω = 2 π/T Apabila telah diketahui bahwa T = 1/f atau f = 1/T sehingga persamaan kecepatan sudutnya (Z) menjadi sebagai berikut.

Atau kecepatan sudut dalam gerak melingkar juga dapat dirumuskan sebagai berikut :

Keterangan:

ω : kecepatan sudut (rad/s)

f  : frekuensi (Hz)

T : periode (s)

Percepatan Sentripetal

Ialah merupakan suatu benda yang bergerak melingkar secara beraturan dan mempunyai percepatan yang disebut dengan  sentripetal. Pada arah percepatan ini kerap kali menuju ke arah pusat lingkaran. Percepatan sentripetal berfungsi untuk mengubah arah kecepatan.

Percepatan sentripetal dapat ditentukan dengan penguraian arah kecepatan.

Jadi dikarenakan pada GMB besar kecepatan itu tetap, maka segitiga yang diarsir di atas merupakan segitiga sama kaki. kecepatan rata-rata dan selang waktu yang dibutuhkan untuk menempuh panjang busur AB (r) dapat ditentukan melalui persamaan berikut.

Jika kecepatan rata-rata dan selang waktu yang digunakan telah diperoleh, maka percepatan sentripetalnya adalah sebagai berikut.

Jika mendekati nol, maka persamaan percepatannya menjadi seperti berikut.

Sebab ω, jadi bentuk lain dari persamaan di atas ialah as = ω2 r. Maka, untuk benda yang melakukan GMB, percepatan sentripetalnya (as ) dapat dicari melalui persamaan berikut.

Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Sama halnya pada pembahasan mengenai gerak lurus, karena pada gerak melingkar juga dikenal gerak melingkar berubah beraturan (GMBB). Apabila dalam perubahannya disebut percepatan searah , maka kecepatannya akan semakin meningkat. Namun apabila dalam perubahan percepatannya searah berlawanan dengan kecepatan, maka kecepatannya akan menjadi menurun.

Percepatan Total pada Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMB)

Pada(GMB) meski mempunyai percepatan ripetal, akan tetapi pada kecepatan linearnya tidak berubah. Mengapa? Oleh sebab sentripetal tidak dapat berguna jika merubah kecepatan linear, namun untuk mengubah arah gerak partikel sehingga lintasannya berbentuk lingkaran. Pada gerak melingkar berubah beraturan (GMBB), kecepatan linear dapat berubah secara beraturan. Besaran tersebut ialah suatu percepatan tangensial (at), yang arahnya dapat sama atau berlawanan dengan arah kecepatan linear. Percepatan sudut merupakan hasil yang didapat dari tangensial  (α) kemudian dikalikan dengan jari-jari lingkaran (r). at = α’r

at: percepatan tangensial (m/s2)

α : percepatan sudut (rad/s2)

r : jari-jari lingkaran dalam cm atau m

Didalm GMBB terdiri dari dua percepatan yakni:

•  Sentripetal (as)
• Tangensial (at).

Pada sentripetal yang mana ia selalu mengarah ke pusat lingkaran, namun berbeda dengan tangensial menyinggung lingkaran. Percepatan total dalam GMBB merupakan jumlah vektor dari kedua percepatan tersebut.

Dengan mengamati gambar diatas telah diketahui bahwa percepatan sentripetal dan percepatan tangensial saling tegak lurus. Oleh karena itu, percepatan totalnya ialah sebagai berikut.

Baca Juga :  Rumus Molaritas

Percepatan total dapat dihitung dari arah radial, yakni θ  dengan perbandingan tangen.

Rumus Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Rumus-rumus yang digunakan dalam GMBB tidak jauh berbeda dengan rumus-rumus dalam GLBB.

Keterangan:

ϖº = Keceptan sudut awal(rad/s)

ϖt = kecepatan sudut Akhir(rad/s)

α = Percepatan sudut (rad/s²)

t = Waktu(S)

θ = Sudut(rad)

R = jari-jari lintasan (m) 
Keterangan : (+) → benda mengalami percepatan

(−) → benda mengalami perlambatan.

melalui atau bersama di bawah ini :
ωt = kecepatan sudut setelah t detik (rad/s)
ωo = kecepatan sudut awal (rad/s)
α = percepatan sudut (rad/s2)
θ = sudut tempuh (radian)
t = waktu yang diharapkan (s)

Rpm merupakan kecepatan sudut dalam satuan ppm (putaran per menit) . Satuan tersebut menyatakan banyakanya putaran yang dilakukan benda dalam satu menit. Hubungan satuan tersebut dengan rad/s yakni: 1 ppm = 1 rpm = π⁄30 rad/s

Contoh Soal Gerak Melingkar

Contoh Soal.1 kecepatan ialah hasil bagi dari besaran panjang dan waktu. Karena kecepatan linear memiliki satuan meter/sekon maka besaran panjangnya harus bersatuan meter dan waktu bersatuan sekon. 1 putaran lingkaran berarti : jarak tempuh = Keliling lingkaran S = 2 π R (m) waktu tempuh = periode gelombang t = T (s)

sehingga kecepatan linearnya :