Apa itu Gerak Melingkar Beraturan? Penasaran ingin mengetahuinya? Simak penjelasan lengkapnya di sini! Kami juga telah menyediakan soal atau kuis dengan tingkat kesulitan yang berbeda sebagai latihan.
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai Gerak Melingkar Beraturan. Kamu akan diajak untuk memahami materi dan tentang metode menyelesaikan soal.
Kamu juga akan memperoleh latihan soal interaktif yang tersedia dalam tiga tingkat kesulitan, yaitu mudah, sedang, dan sukar. Tertarik untuk mempelajarinya?
Sekarang, kamu bisa mulai mempelajari materi lewat uraian berikut. Apabila materi ini berguna, bagikan ke teman-teman kamu supaya mereka juga mendapatkan manfaatnya.
Kamu dapat download modul & kumpulan contoh contoh soal gerak melingkar beraturan dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Definisi
Pengertian gerak melingkar beraturan adalah gerak dengan lintasan melingkar dan kelajuan konstan.
1. Frekuensi & Periode
Frekuensi adalah jumlah putaran tiap detik dan periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu putaran. Pada rumus gerak melingkar beraturan nilai frekuensi dan periodenya selalu konstan. Jika partikel bergerak melingkar dengan kecepatan sudut konstan $\omega$ dan dapat berputar sebanyak $n$ dalam rentang waktu $t$ maka frekuensi $(f)$ dan periode $(T)$ dituliskan rumus gmb sebagai berikut.
\begin{eqnarray}
f & = & \frac{\omega}{2\pi}=\frac{n}{t}\nonumber \\
T & = & \frac{2\pi}{\omega}=\frac{t}{n}\nonumber \\
f & = & \frac{1}{T}
\end{eqnarray}
2. Posisi Sudut & Kecepatan Sudut
Sebuah benda yang bergerak melingkar beraturan mempunyai gerak dengan kelajuan konstan atau kecepatan sudut $\omega$ konstan, artinya sudut yang ditempuh tiap satuan detik selalu sama atau perubahan posisi sudut sebanding dengan waktu. Jika Partikel bergerak melingkar dengan kecepatan sudut konstan $\omega$ maka setelah $t$ perubahan posisi sudutnya dituliskan sebagai $\Delta\theta=\omega t$ . Sehingga diperoleh
\begin{eqnarray}
\Delta\theta & = & \omega t\nonumber \\
\theta_{f}-\theta_{i} & = & \omega t\nonumber \\
\theta_{f} & = & \theta_{i}+\omega t
\end{eqnarray}
Pada contoh soal gmb diatas posisi sudut untuk gerak melingkar beraturan juga dapat dengan mudah diperoleh dengan mengintegralkan kecepatan sudut terhadap waktu, sehingga diperoleh.
\begin{eqnarray}
\theta_{f} & = & \theta_{i}+\intop\omega\, dt\nonumber \\
\theta_{f} & = & \theta_{i}+\omega t
\end{eqnarray}
dengan $\theta_{i}$ adalah posisi sudut mula-mula.
3. Percepatan Sudut & Percepatan Linier
Percepatan sudut adalah perubahan kecepatan sudut setiap detik. Pada contoh gerak melingkar beraturan besarnya kecepatan sudut tidak mengalami perubahan ($\Delta\omega=0$), sehingga besar percepatan sudutnya adalah nol dan percepatan liniernya juga nol karena tidak ada perubahan kelajuan.
4. Percepatan Sentripetal.
Pada gerak melingkar yang tidak mengalami perubahan adalah besar kelajuan dan kecepatan sudut, sedangkan kecepatan mengalami perubahan. Perubahan kecepatan bukan pada besar kecepatannya, namun pada arah kecepatan liniernya. Perubahan arah kecepatan linier diakibatkan oleh adanya percepatan sentripetal ($a_{sp}$).
\begin{eqnarray}
a_{sp} & = & \frac{v^{2}}{R}=\omega^{2}R
\end{eqnarray}
Penurunan persamaan (4) telah dijelaskan di materi sebelumnya (modul gerak melingkar). Arah dari percepatan sentripetal selalu mengarah ke pusat lingkaran sehingga mempertahankan partikel yang bergerak melingkar tetap pada lintasan melingkar. Percepatan sentripetal hanya merubah arah kecepatan dan tidak merubah besar kecepatan.
5. Gerak Melingkar pada Sitem Beberapa Roda
Sistem beberapa roda digunakan pada banyak mesin sekarang ini. Hal yang paling sering dijumpai adalah mesin Jam, Sepeda Motor, dan Alat Transportasi lainnya. Sistem beberapa roda berfungsi untuk memindahkan energi gerak. Gerak pada motor listrik dipindahkan ke jarum jam dengan sistem roda bersinggungan. Gerak melingkar pada mesin motor dipindahkan ke roda dengan sistem roda yang dihubungkan dengan rantai. Gerak melingkar gear motor dipindahkan ke roda melalui hubungan dua roda yang sepusat.
(a) Roda Bersinggungan & Roda Terhubung Tali/Rantai
Pada roda yang saling bersinggungan dan roda terhubung tali/rantai, roda bergerak dengan kelajuan linier yang sama sedangkan kecepatan sudutnya berbeda.
\begin{eqnarray}
v_{1} & = & v_{2}\nonumber \\
\omega_{1}R_{1} & = & \omega_{2}R_{2}
\end{eqnarray}
(b) Roda Sepusat
Pada roda yang sepusat, roda-roda bergerak dengan kecepatan sudut yang sama sedangkan kecepatan liniernya berbeda.
\begin{eqnarray}
\omega_{1} & = & \omega_{2}\nonumber \\
\frac{v_{1}}{R_{1}} & = & \frac{v_{2}}{R_{2}}
\end{eqnarray}
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:
- Frekuensi putaran baling baling dalam Hz.
- Kecepatan sudut baling-baling
- 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
$\begin{alignedat}{1}f & =\frac{n}{t}\\
& =\frac{600}{60}\\
& =10\mbox{ Hz}
\end{alignedat}
$
2. Kecepatan sudut baling-baling
$\begin{alignedat}{1}\omega & =2\pi f\\
& =20\pi\mbox{ rad/s}
\end{alignedat}
$
3. Kecepatan sebuah titik di tepi baling-baling
$\begin{alignedat}{1}v & =\omega R\\
& =20\pi\times2\\
& =40\pi\mbox{ m/s}
\end{alignedat}
$