Gerak melingkar beraturan

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menemui benda-benda yang bergerak melingkar beraturan. Salah satu contoh benda yang bergerak melingkar beraturan adalah jarum detik, jarum menit dan jarum jam pada jam analog. Jarum detik selalu menempuh sudut 360o selama 60 sekon (satu menit) atau menempuh sudut 6o selama satu sekon. Jarum menit selalu menempuh sudut 360o selama 60 menit (satu jam) atau menempuh sudut 6o selama satu menit. Jarum jam juga selalu menempuh sudut 360o selama 24 jam (satu hari). Jika suatu benda bergerak melingkar secara teratur seperti jarum detik, jarum menit atau jarum jam maka benda-benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan. Dapatkah anda menyebutkan contoh gerak melingkar beraturan yang pernah anda amati atau pernah anda bayangkan ?

Pengertian Gerak Melingkar Beraturan
Gerak melingkar beraturan memiliki dua pengertian. Pertama, suatu benda bergerak melingkar beraturan jika selama benda tersebut bergerak melingkar, kelajuan benda selalu konstan atau kelajuan setiap bagian benda selalu konstan. Kedua, suatu benda bergerak melingkar beraturan jika kecepatan sudut benda selalu konstan. Kecepatan sudut merupakan besaran vektor, karenanya kecepatan sudut terdiri dari besar kecepatan sudut dan arah kecepatan sudut.
Agar anda lebih memahami pengertian gerak melingkar beraturan, cermati ulasan berikut.

Kecepatan Sudut Konstan
Gerak-melingkar-beraturan-1Tinjau jarum detik pada jam dinding analog. Ketika jarum detik berputar, semua bagian jarum detik baik yang letaknya di ujung, di tengah maupun di dekat poros, berputar bersama-sama.
Karena semua bagian jarum detik berputar bersama-sama maka ketika jarum detik menempuh sudut 360o (satu putaran), semua bagian jarum detik juga menempuh sudut 360o (satu putaran). Ketika jarum detik menempuh sudut 360o (satu putaran) selama 60 sekon (satu menit), semua bagian jarum detik juga menempuh sudut 360o selama 60 detik (satu menit).

Gerak-melingkar-beraturan-2Kelajuan sudut jarum detik selalu 6o/sekon dan arah kecepatan sudut (arah putaran) jarum detik juga selalu konstan.

Kelajuan Konstan
Ketika jarum detik berputar selama 60 sekon (satu menit), semua bagian jarum detik, baik yang dekat dengan poros maupun jauh dari poros juga berputar selama 60 sekon (satu menit). Walaupun selang waktu semua bagian jarum detik sama, yakni 60 detik, panjang lintasan yang dilalui setiap bagian jarum detik berbeda-beda. Bagian jarum detik yang dekat dengan poros memiliki lintasan lebih pendek, sebaliknya bagian jarum detik yang jauh dari poros memiliki lintasan yang lebih panjang.
Gerak-melingkar-beraturan-3Gerak-melingkar-beraturan-4Berdasarkan rumus kelajuan di atas, dapat disimpulkan bahwa kelajuan setiap bagian jarum detik bergantung pada jaraknya dari poros (r). Semakin jauh dari poros (r besar), kelajuan semakin besar. Walaupun kelajuan setiap bagian jarum berbeda, kelajuan setiap bagian jarum selalu konstan.

Percepatan pada Gerak Melingkar Beraturan
Terdapat dua jenis percepatan pada gerak melingkar, yakni percepatan sudut dan percepatan linear. Percepatan sudut terjadi jika besar kecepatan sudut (kelajuan sudut) atau arah kecepatan sudut berubah. Sebaliknya percepatan linear terjadi jika besar kecepatan alias kelajuan atau arah kecepatan berubah.
Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan sudut dan arah kecepatan sudut selalu konstan karenanya tidak ada percepatan sudut pada gerak melingkar beraturan. Pada gerak melingkar beraturan, hanya besar kecepatan alias kelajuan yang selalu konstan, sedangkan arah kecepatan selalu berubah. Karena arah kecepatan selalu berubah maka pasti terdapat percepatan pada gerak melingkar beraturan, mengingat definisi percepatan adalah perubahan kecepatan (perubahan besar kecepatan dan/atau arah kecepatan).

Percepatan Sentripetal
Percepatan yang terjadi karena adanya perubahan arah kecepatan adalah percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal disebut juga percepatan radial. Percepatan sentripetal atau percepatan radial merupakan salah satu jenis percepatan alias percepatan linear. Percepatan sentripetal merupakan besaran vektor karenanya percepatan sentripetal mempunyai besar dan arah.
Besar percepatan sentripetal
Besar percepatan sentripetal dinyatakan melalui persamaan :

Gerak-melingkar-beraturan-5Arah percepatan sentripetal
Arah percepatan sentripetal selalu menuju ke pusat lingkaran, sebagaimana ditunjukan pada gambar di bawah.

Gerak-melingkar-beraturan-6

Gerak-melingkar-beraturan-7

Referensi

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 3)

Materi Pembelajaran

  1. Pengertian gerak melingkar beraturan
  2. Rumus gerak melingkar beraturan
  3. Besaran-besaran fisika pada gerak melingkar beraturan
  4. Percepatan sentripetal

(Ukuran kertas : F4, Jumlah halaman : 6)

Materi Pembelajaran

  1. Pengertian gerak melingkar
  2. Besaran-besaran sudut pada gerak melingkar
  3. Besaran-besaran linear pada gerak melingkar
  4. Hubungan antara besaran-besaran sudut dan besaran-besaran linear
  5. Hubungan antara periode dan frekuensi dengan kecepatan dan kecepatan sudut