Fisika

Besaran – Besaran Fisik Dalam Gerak Melingkar Beraturan

Berikut merupakan besaran – besaran fisik dalam gerak melingkar beraturan

a. Sudut
Sudut adalah salah satu besaran yang berupa ruas garis dari satu titik pangkal antar satu posisi ke posisi lainnya.

Satuan internasional untuk Sudut adalah radian (rad), tetapi satuan yang lebih sering dipakai untuk menggambarkan sudut adalah derajat. Sebuah lingkaran memiliki sudut sebesar 360 derajat. Simbol yang digunakan untuk melambangkan sudut adalah theta.

b. Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linear
Kecepatan Sudut (Kecepatan Anguler)
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 (t) tertentu. Satuan internasional untuk kecepatan sudut adalah rad per detik (rad/s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kecepatan sudut adalah omega. Perhatikan gambar lintasan berikut.

( Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005)

Kecepatan Linear (Kecepatan Tangensial)
Kecepatan Linear (Kecepatan Tangensial) adalah salah satu besaran dalam fisika yang menunjukkan seberapa cepat sebuah benda berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya. Satuan internasional yang digunakan untuk kecepatan linear adalah meter per sekon (m/s), tetapi dalam kehidupan sehari-hari di Indonesia, pasti kita lebih sering memakai satuan kilometer per jam (km/jam), sedangkan di amerika lebih sering dipakai mil per jam, (mil/jam). Kecepatan dapat diperoleh dari perkalian antara jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh. Simbol dari kecepatan adalah v (huruf kecil).

Rumus Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linier

Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linier dapat dirumuskan sebagai berikut :

w = v/r
v  = w.r

dengan :

v   = kecepatan linier (m/s)
r   = jari-jari (m)
w = kecepatan sudut (rad/s)

Nilai kecepatan sudut dapat dicari jika diketahui frekuensi ataupun periodenya. Untuk mencari kecepatan sudut, digunakan rumus:

w = 2n/f

dengan :

w = kecepatan sudut (rad/s)
n = 22/7 atau 3,14

Besaran – Besaran Fisik Dalam Gerak Melingkar Beraturan (2)

c. Percepatan Sentripetal, Percepatan Sudut dan Percepatan Linear

Percepatan Sentripetal
Pada gerak melingkar, terdapat suatu percepatan pada objek yang mengarah ke pusat titik lintasan yang dinamakan percepatan sentripetal yang mana arahnya tegak lurus dengan arah kecepatan linear. Perhatikan gambar dibawah.

(Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005)

Percepatan Sudut (Percepatan Anguler)
Percepatan Sudut adalah perubahan kecepatan sudut dalam satuan waktu (t) tertentu). Apabila kecepatan sudut semakin bertambah, maka akan terjadi percepatan (penambahan kecepatan) sudut sehingga percepatan sudutnya positif, sedangkan apabila kecepatan sudutnya berkurang maka akan terjadi perlambatan (pengurangan kecepatan) sehingga percepatan sudutnya negatif.

Satuan Internasional untuk percepatan sudut adalah radian per detik kuadrat (rad/s²). Simbol yang digunakan untuk melambangkan percepatan sudut adalah alfa 

Percepatan Linear (Percepatan Tangensial)
Percepatan linear atau percepatan tangensial adalah perubahan kecepatan yang terjadi pada benda tersebut, baik karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda ataupun karena keadaan benda. Satuan Internasional untuk kecepatan adalah m/s² . Simbol yang digunakan untuk melambangkan percepatan linear adalah “a”.

Jika perubahan kecepatannya negatif (kecepatan benda menurun) maka disebut dengan perlambatan (a = -), sedangkan jika perubahan kecepatan positif (kecepatannya meningkat) maka disebut dengan percepatan (a = +).

Rumus Percepatan Sudut dan Percepatan Linier
Percepatan Sudut dan Percepatan Linier dapat dirumuskan sebagai berikut :

d. Waktu Tempuh
Waktu tempuh adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk berpindah dari suatu posisi ke posisi yang lain dalam kecepatan tertentu. Satuan Internasional untuk Waktu Tempuh adalah sekon (s), sedangkan simbol yang dipakai untuk melambangkan waktu tempuh adalah t (huruf kecil). Waktu tempuh dapat diperoleh dari hasil pembagian jarak dengan kecepatan.

e. Frekuensi dan Periode
Frekuensi
Secara umum frekuensi adalah besaran ukuran jumlah putaran ulang suatu peristiwa dalam waktu tertentu. Dalam gerak melingkar, frekuensi adalah jumlah putaran yang dapat dilakukan suatu benda dalam satu detik. Satuan internasional yang dipakai untuk frekuensi adalah Hertz (Hz). Simbol yang digunakan untuk melambangkan frekuensi adalah f (huruf kecil). Dapat dinyatakan dengan persamaan :

f = n / t atau f = 1 / T

Keterangan :
n = jumlah getaran
t = waktu (s)
T = periode (s)

Periode
Secara umum Periode adalah waktu yang ditempuh untuk melakukan suatu peristiwa. Dalam gerak melingkar periode adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu lingkaran. Satuan yang sering digunakan untuk periode adalah detik atau sekon (s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan periode adalah T (huruf besar). Dapat dinyatakan dengan persamaan :

T = t / n atau T = 1 / f

Keterangan :
n = jumlah getaran
t = waktu (s)
f = frekuensi (Hz)

f. Radius
Radius atau yang juga sering kita sebut dengan jari – jari lingkaran adalah garis yang menghubungkan titik pusat dengan bagian terluar dari sebuah lingkaran. Satuan yang sering dipakai untuk radius adalah satuan panjang seperti meter (m), sentimeter (cm), kilometer (km), dll. Simbol yang digunakan untuk melambangkan radius adalah r (huruf kecil).

Rumus Gerak Melingkar Beraturan

1.

Kerjakan soal berikut dengan tepat!

Periode benda yang bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari 1 m adalah 0,2 s. Kecepatan sudut benda itu adalah ....

A. 5 rad/s
B. 10 rad/s
C. 15 rad/s
D. 20 rad/s
E. 25 rad/s

2.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Sebuah mobil mengitari lintasan melingkar mendatar dengan jari-jari 20 m dan kelajuan tetap 10 m/s. Percepatan mobil adalah ....

A. 3 m/s²
B. 5 m/s²
C. 8 m/s²
D. 10 m/s²
E. 15 m/s²

3.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Farel mengendarai sepeda dengan jari-jari roda 40 cm diputar dengan kecepatan tetap. Kutub ban tersebut dapat berputar menempuh sudut 120 n rad dalam 20 detik. Berapakah kecepatan sudutnya roda sepeda Farel?

A. 6 n rad/s
B. 12 n rad/s
C. 16 n rad/s
D. 18 n rad/s
E. 20 n rad/s

4.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Partikel yang berputar pada lintasan melingkar berubah kecepatan sudutnya dari 120 rpm menjadi 180 rpm dalam 40 sekon. Berapakah percepatan sudut gerak partikel itu?

A. 0,025 rad/s²
B. 0,05 rad/s²
C. 0,1 rad/s²
D. 0,2 rad/s²
E. 0,25 rad/s²

5.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Balok berada di tepi meja putar yang memiliki jari-jari 0,8 m. Meja tersebut berputar dengan kecepatan sudut 30 rad/s. Kemudian meja mengalami percepatan sehingga kecepatan sudutnya berubah menjadi 60 rad/s setelah bergerak 10 s. Berapakah kecepatan linier awal balok kecil tersebut?

A. 4 m/s
B. 8 m/s
C. 16 m/s
D. 20 m/s
E. 24 m/s