Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

CategoriesFisikaBab:

Pada kesempatan kali ini kita akan mempelajari gerak melingkar beraturan (GMB). Sebelumnya kita sudah mempelajari GLB dan GLBB serta gerak parabola. Nah, GMB merupakan gerak yang hampir mirip dengan GLB, namun lintasan geraknya melingkar.

Pengertian Gerak Melingkar Beraturan

Mirip dengan GLB, GMB didefinisikan sebagai gerak benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kelajuan tetap. Ketika sebuah benda bergerak melingkar beraturan, besar kecepatan linier (v) tetap, tetapi arahnya berubah-ubah. Lihat gambar berikut ini.

Dari gambar di atas diketahui bahwa arah kecepatan linier selalu berubah arah, berarti bisa dikatakan GMB tidak mempunyai kecepatan linier yang tetap. Kecepatan yang disebut tetap di gerak melingkar adalah kecepatan sudutnya (ω). Arah kecepatan sudut selalu sama dengan arah putaran. Sehingga GMB dapat didefiniskan juga sebagai gerak suatu partikel dengan vektor kecepatan sudut tetap.

Besaran Gerak Melingkar Beraturan

A. Periode dan Frekuensi

1. Periode

Periode (T) adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali putaran. Satuan periode adalah sekon (s). Contohnya, sebuah roda melakukan 5 kali putaran dalam waktu sepuluh detik. Hal ini berarti waktu yang diperlukan untuk berputar satu kali adalah 2 sekon.

Periode dirumuskan sebagai berikut:

\boxed{\mathbf{\mathit{T=\frac{t}{n}}}}

Keterangan:
T = Periode (s)
t = Waktu (s)
n = Banyaknya putaran

2. Frekuensi

Frekuensi (f) adalah banyaknya putaran setiap selang waktu tertentu. Bisa dikatakan bahwa frekuensi adalah kebalikan dari periode. Satuan frekuensi adalah s-1 atau biasa disebut sebagai hertz (Hz). Contohnya seperti di atas, jika sebuah roda melakukan 5 kali putaran dalam waktu sepuluh detik, maka ada 1/2 putaran setiap detiknya.

Frekuensi dirumuskan sebagai berikut:

\boxed{\mathbf{\mathit{f=\frac{n}{t}}}}

Keterangan:
f = Frekuensi (s)
t = Waktu (s)
n = Banyaknya putaran

3. Hubungan antara Periode dan Frekuensi

Dari kedua persamaan di atas, hubungan periode dan frekuensi dapat disimpulkan sebagai berikut:

\boxed{\mathbf{\mathit{f=\frac{1}{T}}}}

atau

\boxed{\mathbf{\mathit{T=\frac{1}{f}}}}

B. Kecepatan Linier dan Kecepatan Sudut

1. Kecepatan Linier (Tangensial)

Seperti dijelaskan di atas, kecepatan linier adalah kecepatan pada GMB yang mempunyai besar yang selalu sama tetapi memiliki arah yang selalu berubah. Arah kecepatan linier selalu menyinggung lingkaran. Lihat gambar di atas. Besar kecepatan linier adalah panjang busur (S) dibagi waktu (t). Sementara untuk berputar satu kali putaran penuh besar kecepatan liniernya adalah keliling lingkaran dibagi waktu. Waktu yang diperlukan untuk menempuh satu kali putaran adalah periode (T), sehingga rumusnya adalah:

\boxed{v=\frac{2πr}{T}}

Keterangan:
v = kecepatan linier (m/s)
r = jari-jari lingkaran (m)
T = periode (s)

2. Kecepatan Sudut (Anguler)

Kecepatan sudut (ω) adalah perubahan sudut (θ) yang ditempuh pada selang waktu (t) tertentu. Bisa juga didefinisikan sebagai kecepatan untuk menempuh sudut dalam satu putaran penuh. Dalam satu lingkaran penuh, sudut yang ditempuh adalah 360°. Pada GMB, satuan sudut yang dipakai adalah radian disingkat rad. 360° adalah 2π rad. Sehingga, kecepatan sudut dirumuskan:

\boxed{ω =\frac{2π}{T}}

atau

\boxed{ω =2πf}

3. Hubungan Kecepatan Linier dan Kecepatan Sudut

Dari persamaan kecepatan linier dan kecepatan sudut di atas, kita bisa mencari hubungan antara keduanya, yaitu sebagai berikut:

\boxed{v =ωr}

atau

\boxed{ω =\frac{v}{r}}

C. Percepatan Sentripetal dan Percepatan Tangensial

1. Percepatan Sentripetal

Kecepatan linier pada GMB selalu berubah arahnya, hal ini menyebabkan adanya selisih kecepatan linier. Selisih kecepatan ini selalu mengarah ke pusat lingkaran. Selisih ini menyebabkan percepatan yang selalu mengarah ke pusat lingkaran yang disebut percepatan sentripetal.Besarnya percepatan sentripetal (as) adalah:

\boxed{a_{s}=\frac{v^2}{r}}

atau

\boxed{a_{s}=\omega^2r}

2. Percepatam Tangensial

Selain percepatan yang selalu mengarah ke pusat lingkaran, ada pula percepatan yang selalu menyinggung lingkaran, namanya adalah percepatan tangensial (aT). Percepatan ini arahnya sama dengan kecepatan linier. Percepatan ini bisa juga disebut sebagai percepatan linier.

Sekian pembahasan kita kali ini. Materi di atas diambil dari buku BSE Kemdikbud dan buku cetakan Erlangga. Semoga bermanfaat. Terima kasih.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *