Gerak Melingkar

Besar kecepatan konstan namun ada percepatan, kok bisa?
Besar kecepatan konstan namun ada percepatan, kok bisa?.

Gerak Melingkar

Kali ini kita bakal ngebahas gerakkan suatu objek yang trajektorinya membentuk suatu lingkaran. Pertanyaan pertama, memangnya apa yang menarik pada suatu benda yang mempunyai gerak melingkar?

Gerak melingkar

Jadi, ada hal yang menarik dalam pembahasan kali ini yaitu, ketika suatu objek bergerak melingkar dengan kecepatan konstan, yang artinya selalu menempuh lingkaran dengan waktu yang sama.

Namun sejatinya objek tersebut mengalami percepatan, coba dibayangkan kok bisa begitu! Padahal konsep yang kita kenal sejauh ini percepatan selalu identik dengan perubahan besar kecepatan suatu benda.

Alasannya benar-benar sederhana, karena sebenarnya objek mengalami perubahan arah kecepatan, jadi pemahaman kita mengenai percepatan perlu diperluas kembali karena percepatan tidak hanya mempengaruhi besar kecepatan tapi bisa juga arahnya, perhatikan ilustrasi berikut.

Percepatan sentripetal saat gerak melingkar

Percepatan yang mempengaruhi perubahan arah pada gerak melingkar tersebut dinamakan percepatan sentripetal, percepatan tersebut menjaga objek tetap memiliki gerakan melingkar. Secara matematis, rumus percepatan sentrilpetal dituliskan seperti berikut a = \frac{v^2}{r}

Secara keseluruhan, memang besaran kecepatannya tidak berubah, namun jika kita perhatikan lebih rinci pada tiap komponennya, perubahan arah ternyata masih berkaitan dengan perubahan besar kecepatan.

Komponen kecepatan dan percepatan sentripetal saat gerak melingkar

Dari ilustrasi sebelumnya dapat dilihat bahwa besar kecepatan dari masing-masing komponennya dipengaruhi oleh percepatan sentripetal.

Kecepatan dan Percepatan Sudut

Kecepatan v yang diilustrasikan sebelumnya merupakan kecepatan tangensial, namun pernah gak mengalami, ketika kita memutar-mutar suatu objek dengan tali.

Kecepatan sudut gerak melingkar

Terus objeknya semakin ke atas ketika kita putar semakin kencang dan terus ke atas seolah-olah benda tersebut mempunyai kecepatan pada arah vertikel. Nah hal tersebut terjadi karena ada suatu hal yang dinamakan dengan kecepatan dan percepatan sudut.

Secara matematis, kecepatan sudut \omega dituliskan sebagai rumus seperti berikut

\omega = \frac{r\times v}{\|r\|^2}

, dari rumus tersebut kita dapat melihat bahwa semakin kecil jari-jari gerakan melingkar suatu benda maka semakin besar pula kecepatan sudutnya. Coba kalian praktekan dengan alat peraga yang sederhana!

Untuk percepatan sudut, kita dapat mengetahuinya dengan cara mengingat kembali bahwa, percepatan merupakan perubahan kecepatan dalam interval waktu tertentu.

Dengan demikian percepatan sudut \alpha dapat diekspresikan oleh persamaan berikut, tanpa mengurangi generalisasi persamaan kita asumsikan dulu \|r\| = 1, biar kelihatnya lebih sederhana.

\alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t} = \frac{\omega_f - \omega_i}{\Delta t} = \frac{r\times v_f - r\times v_i}{\Delta t}
 \rightarrow = \frac{r\times \Delta v}{\Delta t} = r\times a .

Dengan demikian, ketika \|r\| \neq 1 maka rumus percepatan sudutnya menjadi

\alpha = \frac{r\times a}{\|r\|^2}

Periode

Kalau kita masih berbicara tentang gerak, rasanya seperti ada yang kurang apabila kita tidak membahas tentang waktu yang ditempuh suatu objek. Ada istilah tersendiri pada waktu yang diperlukan untuk mengelilingi suatu lingkaran, istilah tersebut dinamakan sebagai periode.

Kita yang sudah mengetahui konsep kecepatan sudut, dapat kita manfaatkan informasi tersebut, lebih spesifiknya yaitu besaran atau magnitudonya. Apabila suatu benda bergerak melingkar dengan besar kecepatan tangensialnya adalah v, maka magnitudo kecepatan sudutnya yaitu

\omega = \frac{v}{r} .

Karena besar sudut untuk satu lingkaran penuh ialah sebesar 2\pi, artinya waktu yang diperlukan atau periodenya adalah

T = \frac{2\pi}{\omega}

, atau dalam bentuk besar kecepatan tangensialnya

T = \frac{2\pi r}{v} .

Sedikit informasi di ujung pembahasan kali ini, jadi secara spesifik gerak melingkar yang kita bahas kali ini dinamakan sebagai gerak melingkar beraturan, karena kecepatan objek yang berputarnya diasumsikan tidak berubah-ubah alias konstan.

Nah terus buat kalian yang penasaran, dari mana asalnya percepatan sentripetal tersebut, yang kita tahu pasti ada penyebabnya. Kalau pertanyaanya udah mengarah kesitu artinya kita sudah membicarakan tentang penyebab gerak, alias gaya.

Buat yang penasaran sama konsep mengenai gaya ini, kalian bisa mempelajarinya pada pembahasan mengenai hukum Newton.

Label
< Materi SebelumnyaGerak Lurus
Search icon