rumus gerak melingkar

Gerak Melingkar: Materi Fisika Kelas 10

Artikel ini akan menjelaskan tentang materi Fisika kelas 10 yaitu gerak melingkar, mulai dari pengertian, rumus, hingga contoh soal dan pembahasannya.

Hi, guys! Apakah kamu pernah memperhatikan putaran jarum jam? Jarum tersebut terus berputar untuk menentukan waktu (kecuali kalau baterai jam tersebut mati ya, pasti bakal berhenti kok). Selain itu, kamu tau kan kalau bulan mengelilingi bumi? Atau kamu pernah bermain bola kecil yang digantung pada tali, kemudian kamu putar talinya. Nah, perputaran tersebut membentuk lintasan dan memiliki pusat di tengahnya. Ternyata, masing-masing dari lintasan itu memiliki besaran sudut tersendiri lho.

Di artikel kali ini, aku akan membahas tentang gerak melingkar. Kamu akan menemukan pengertian dari gerakan melingkar, cara perhitungannya, dan yang paling penting ada contoh soal dan pembahasan di akhir artikel ini supaya kamu bisa lebih mudah memahaminya. Udah siap? Yuk, langsung baca pembahasan di bawah ini!

Apa Itu Gerak Melingkar?

Sebelum jauh membahas tentang rumus, kamu harus paham dulu dasarnya. Dimulai dari mengenal pengertiannya. Jadi, gerak melingkar atau disebut juga gerak sirkuler adalah pergerakan suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran dengan satu sumbu atau titik tetap di tengahnya.

Coba deh kamu bayangkan, kira-kira ada faktor apa aja yang membuat suatu benda mengalami gerak melingkar. Iya betul, gaya. Suatu gerakan bisa berputar, karena ada gaya yang bisa membelokkannya menuju pusat atau sumbu lintasan lingkaran tersebut, gaya ini disebut dengan gaya sentripetal (Fs). Nah, di pembahasan ini, kamu juga akan mengenal tentang istilah lainnya seperti frekuensi (f), periode (T), kecepatan linear (v), percepatan sudut (α), perpindahan sudut (ϴ) dan kecepatan sudut (ω).

Nah, supaya lebih jelas, kamu bisa lihat pengertiannya di bawah ini:

  • Frekuensi (f): banyak putaran yang dihasilkan setiap satu detik.
  • Periode (T): waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu putaran penuh.
  • Kecepatan linear (v) atau kecepatan tangensial: hubungan panjang lintasan linear yang harus ditempuh benda dengan setiap selang waktu tempuhnya.
  • Percepatan sudut (α): laju perubahan kecepatan sudut terhadap waktu.
  • Perpindahan sudut (Δϴ): sudut benda yang bergerak secara melingkar dalam selang waktu tertentu.
  • Kecepatan sudut (ω): besar sudut yang ditempuh benda dalam setiap satuan waktu.

Kamu bisa mendapatkan penjelasan lebih lengkap tentang rumus dari pembahasan selanjutnya.

Jenis dan Rumus Gerak Melingkar

Tahukah kamu kalau gerak melingkar itu terdiri dari dua jenis, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).

jenis gerak melingkar
Ilustrasi (a) gerak melingkar beraturan dan (b) gerak melingkar berubah beraturan (sumber gambar: en.wikipedia.org)

Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

GMB adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut (ω) tetap, dengan kata lain berarti percepatan sudutnya 0. Hal ini dikarenakan arah kecepatan sudutnya sama dengan arah putaran partikel. Oh iya, percepatan di sini disebut dengan percepatan sentripetal yang fungsinya adalah mengubah arah kecepatan linearnya, tapi gak mengubah besarannya.

Kamu bisa lihat rumus percepatan sentripetal berikut ini:

rumus gerak melingkar

Keterangan:

as: percepatan sentripetal (ms2)

v: kecepatan linear atau tangensial (ms)

r: jari-jari lintasan (m)

ω: kecepatan sudut (rad/s)

Kamu perlu ingat, bahwa semakin besar kecepatan linear atau tangensialnya, maka akan semakin besar pula nilai percepatan sentripetalnya. Oh iya, arah vektor pada percepatan sentripetal ini menuju pusat lingkaran atau sumbunya ya, tapi vektor kecepatan linearnya lurus. Selain itu, kecepatan sudut akan searah dengan putaran benda. Vektor percepatan dan kecepatan linear saling tegak lurus, itulah mengapa percepatan sentripetal dengan kecepatan linear gak sama. Begitu pun dengan arah percepatan sentripetal dan kecepatan sudutnya. Karena percepatan sentripetal memiliki arah yang selalu menuju pusat lingkaran atau sumbunya, sedangkan kecepatan sudut sesuai dengan arah putaran benda.

Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

GMBB adalah gerakan dari suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kecepatan sudut yang berubah-ubah, namun percepatan sudutnya tetap. Pada GMBB, kecepatan tersebut akan meningkat apabila searah dengan percepatannya. Sebaliknya, kecepatan akan menurun ketika berlawanan dengan perubahan percepatannya.

Kalau pada GMB percepatan dinamakan sentripetal, lain halnya dengan GMBB yang percepatannya dinamakan dengan percepatan tangensial. Pada percepatan tersebut terjadi perubahan besar kecepatan linear secara beraturan. Arahnya bisa sama atau berlawanan dengan arah kecepatan linear. Begini persamaan percepatan tangensial:

αt = α.r

Secara sistematis, kamu bisa melihat persamaan GMBB di bawah ini:

rumus gerak melingkar berubah beraturan

Keterangan:

ϴ : besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh.

ωt : kecepatan sudut akhir.

ωo : kecepatan sudut awal.

α : percepatan sudut.

t : waktu tempuh.

Contoh Soal dan Pembahasan

Nah, sampai juga di soal dan pembahasan tentang gerak melingkar. Udah gak sabar kan? Langsung aja siapkan alat tulis supaya kita sama-sama praktik mengerjakan soalnya, yuk!

Contoh soal 1

Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s2. Jika mula-mula benda diam, tentukan kecepatan sudut benda setelah 2 sekon dan sudut tempuh setelah 5 sekon!

Pembahasan 1

pembahasan soal gerak melingkar

Contoh soal 2

Perhatikan gambar di bawah ini! Tentukan kecepatan sudut roda kedua!

contoh soal dan pembahasan gerak melingkar

Itu dia penjelasan mengenai gerak melingkar. Gimana, udah paham belum tentang materi fisika kelas X ini? Semoga penjelasan di atas bermanfaat ya buat kamu. Have a nice day, guys!

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Gerak Parabola

Gelombang Cahaya

Gelombang Mekanik