Gerak Melingkar Beraturan (GMB)
Ketika sebuah benda bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju tetap
maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan alias GMB.
Dapatkah kita mengatakan bahwa GMB merupakan gerakan yang memiliki kecepatan
linear tetap ? Misalnya sebuah benda melakukan Gerak Melingkar Beraturan,
seperti yang tampak pada gambar di bawah. Arah putaran benda searah dengan
putaran jarum jam. bagaimana dengan vektor kecepatannya ? seperti yang terlihat
pada gambar, arah kecepatan linear/tangensial di titik A, B dan C berbeda.
Dengan demikian kecepatan pada GMB selalu berubah (ingat perbedaan antara
kelajuan dan kecepatan, kelajuan adalah besaran skalar sedangkan kecepatan
adalah besaran vektor yang memiliki besar/nilai dan arah) sehingga kita tidak
dapat mengatakan kecepatan linear pada GMB tetap.
Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan linear v tetap, karenanya
besar kecepatan sudut juga tetap.
Jika arah kecepatan linear alias kecepatan tangensial selalu berubah,
bagaimana dengan arah kecepatan sudut ? arah kecepatan sudut sama dengan arah
putaran partikel, untuk contoh di atas arah kecepatan sudut searah dengan arah
putaran jarum jam. Karena besar maupun arah kecepatan sudut tetap maka besaran
vektor yang tetap pada GMB adalah kecepatan sudut. Dengan demikian, kita bisa
menyatakan bahwa GMB merupakan gerak benda yang memiliki kecepatan sudut tetap.
Pada GMB, kecepatan sudut selalu tetap (baik besar maupun arahnya). Karena
kecepatan sudut tetap, maka perubahan kecepatan sudut atau percepatan sudut
bernilai nol. Percepatan sudut memiliki hubungan dengan percepatan tangensial,
sesuai dengan persamaan
Karena percepatan sudut dalam GMB bernilai nol, maka percepatan linear juga
bernilai nol. Jika demikian, apakah tidak ada percepatan dalam Gerak Melingkar
Beraturan (GMB) ?
Pada GMB tidak ada komponen percepatan linear terhadap lintasan, karena jika
ada maka lajunya akan berubah. Karena percepatan linear alias tangensial
memiliki hubungan dengan percepatan sudut, maka percepatan sudut juga tidak ada
dalam GMB. Yang ada hanya percepatan yang tegak lurus terhadap lintasan, yang
menyebabkan arah kecepatan linear berubah-ubah. Sekarang mari kita tinjau
percepatan ini.
PERCEPATAN SENTRIPETAL
Percepatan tangensial didefinisikan sebagai perbandingan perubahan kecepatan
dengan selang waktu yang sangat singkat, secara matematis dirumuskan sebagai
berikut :
Sekarang kita turunkan persamaan untuk menentukan besar percepatan
sentripetal alias percepatan radial (aR)
Kita tulis semua kecepatan dengan v karena pada GMB kecepatan tangensial
benda sama (v1 = v2 = v).
Benda yang melakukan gerakan dengan lintasan berbentuk lingkaran dengan
jari-jari (r) dan laju tangensial tetap (v) mempunyai percepatan yang arahnya
menuju pusat lingkaran dan besarnya adalah :
Berdasarkan persamaan percepatan sentripetal tersebut, terlihat bahwa nilai
percepatan sentripetal bergantung pada kecepatan tangensial dan
radius/jari-jari lintasan (lingkaran). Dengan demikian, semakin cepat laju
gerakan melingkar, semakin cepat terjadi perubahan arah dan semakin besar
radius, semakin lambat terjadi perubahan arah.
Arah vektor percepatan sentripetal selalu menuju ke pusat lingkaran, tetapi
vektor kecepatan linear menuju arah gerak benda secara alami (lurus), sedangkan
arah kecepatan sudut searah dengan putaran benda. Dengan demikian, vektor
percepatan sentripetal dan kecepatan tangensial saling tegak lurus atau dengan
kata lain pada Gerak Melingkar Beraturan arah percepatan dan kecepatan
linear/tangensial tidak sama. Demikian juga arah percepatan sentripetal dan
kecepatan sudut tidak sama karena arah percepatan sentripetal selalu menuju ke
dalam/pusat lingkaran sedangkan arah kecepatan sudut sesuai dengan arah putaran
benda (untuk kasus di atas searah dengan putaran jarum jam).
Kita dapat menyimpulkan bahwa dalam Gerak Melingkar Beraturan :
1. besar kecepatan linear/kecepatan tangensial adalah tetap, tetapi arah
kecepatan linear selalu berubah setiap saat
2. kecepatan sudut (baik besar maupun arah) selalu tetap setiap saat
3. percepatan sudut maupun percepatan tangensial bernilai nol
4. dalam GMB hanya ada percepatan sentripetal
0 komentar:
Posting Komentar