Gerak melingkar beraturan adalah gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran dengan laju konstan dan arah kecepatan tegak lurus terhadap arah percepatan. Arah kecepatan terus berubah sementara benda bergerak dalam lingkaran tersebut, tampak seperti pada Gambar 3.1. Oleh karena percepatan didefinisikan sebagai besar perubahan kecepatan, perubahan arah kecepatan menyebabkan percepatan sebagaimana juga perubahan besar kecepatan. Dengan demikian, benda yang mengelilingi sebuah lingkaran terus dipercepat, bahkan ketika lajunya tetap konstan (v1 = v2 = v).
Periode dan frekuensi
Sebuah partikel/benda yang bergerak melingkar baik gerak melingkar beraturan ataupun yang tidak beraturan, geraknya akan selalu berulang pada suatu saat tertentu. Dengan memerhatikan sebuah titik pada lintasan geraknya, sebuah partikel yang telah melakukan satu putaran penuh akan kembali atau melewati posisi semula. Gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi ( f ), yaitu jumlah putaran tiap satuan waktu atau jumlah putaran per sekon. Sementara itu, periode (T ) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran.
Sebagai contoh, jika sebuah benda berputar dengan frekuensi 3 putaran/sekon, maka untuk melakukan satu putaran penuh, benda itu memerlukan waktu 1/3 sekon. Untuk benda yang berputar membentuk lingkaran dengan laju konstan v, dapat kita tuliskan:
Posisi sudut 0
Melukiskan sebuah titik P yang berputar terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap bidang gambarmelalui titik O. Titik P bergerak dari A ke B dalam selang waktu t. Posisi titik P dapat dilihat dari besarnya sudut yang ditempuh, yaitu θ yang dibentuk oleh garis AB terhadap sumbu x yang melalui titik O. Posisi sudut θ diberi satuan radian (rad). Besar sudut satu putaran adalah 360° = 2 θ radian. Jika θ adalah sudut pusat lingkaran yang panjang busurnya s dan jari-jarinya R, diperoleh hubungan.
Kecepatan sudut/kecepatan anguler
Dalam gerak melingkar beraturan, kecepatan sudut atau kecepatan anguler untuk selang waktu yang sama selalu konstan. Kecepatan sudut didefinisikan sebagai besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Untuk partikel yang melakukan gerak satu kali putaran, didapatkan sudut yang ditempuh θ =2 π dan waktu tempuh t = T. Berarti, kecepatan sudut ( ω) pada gerak melingkar beraturan dapat dirumuskan:
Periode dan frekuensi
Sebuah partikel/benda yang bergerak melingkar baik gerak melingkar beraturan ataupun yang tidak beraturan, geraknya akan selalu berulang pada suatu saat tertentu. Dengan memerhatikan sebuah titik pada lintasan geraknya, sebuah partikel yang telah melakukan satu putaran penuh akan kembali atau melewati posisi semula. Gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi ( f ), yaitu jumlah putaran tiap satuan waktu atau jumlah putaran per sekon. Sementara itu, periode (T ) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran.
Melukiskan sebuah titik P yang berputar terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap bidang gambarmelalui titik O. Titik P bergerak dari A ke B dalam selang waktu t. Posisi titik P dapat dilihat dari besarnya sudut yang ditempuh, yaitu θ yang dibentuk oleh garis AB terhadap sumbu x yang melalui titik O. Posisi sudut θ diberi satuan radian (rad). Besar sudut satu putaran adalah 360° = 2 θ radian. Jika θ adalah sudut pusat lingkaran yang panjang busurnya s dan jari-jarinya R, diperoleh hubungan.
Aplikasi gerak melingkar beraturan pada berbagai kasus umum dengan lebih menitikberatkan pada analisa gaya sentripetal yang bekerja pada benda sehingga dapat digunakan untuk menyelesaikan kasus lain yang serupa.
- · System Benda-Tali Putaran Horizontal
Ilustrasi : sebuah benda yang diikat pada ujung seutas tali lalu diputar secara horizontal di atas kepala. Gaya sentripetal yang diberikan oleh teganggan tali (T) adalah :
∑Fs = mv2 / r
T = mv2/r
- · Kelereng dalam Tabung Vertikal
Ilustrasi : sebuah kelereng yang diputar horizontal pada bagian dalam tabung vertical. Gaya sentripetal yang diberikan oleh gaya normal (N) dari dinding tabung pada kelereng.
∑Fs = mv2 / r
N = mv2/r
- · Ayunan Kerucut
Ilustrasi : sebuah benda yang diikat pada tali yang digantung dan diputar sedemikian rupa sehingga menempuh lintasan lingkaran mendatar, sedangkan tali bergerak mengitari permukaan berbentuk kerucut.
∑Fs = mv2 / r
T sin θ = mv2/r
∑Fy = 0
T cos θ = mg
Tan θ = v2/g.r
- · Tikungan Miring
Ilustrasi : sebuah mobil yang sedang membelok pada tikungan yang permukaanya miring. Gaya sentripetal diberikan oleh komponen horizontal gaya normal permukaan jalan pada mobil.
∑Fs = mv2 / r
N sin θ = mv2/r
∑Fy = 0
N cos θ = mg
Tan θ = v2/g.r
- · Sistem Benda-Tali Putaran Vertikal
Ilustrasi : sebuah benda yang diikat pada ujung seutas tali dan diputar secara vertical. Gaya sentripetal diberikan oleh tegangan tali (T) dan komponen gaya berat.
∑Fs = mv2 / r
T + mg sin θ = mv2/r
- · Kelereng Dalam Tabung Horizontal
Ilustrasi : sebuah benda berada pada bagian dalam tabung horizontal dan diputar vertical. Gaya sentripetal disediakan oleh gaya normal (N) dan komponen gaya berat.
∑Fs = mv2 / r
N + mg sin θ = mv2/r
- · Berat Efektif
Definisi : Berat Efektif adalah berat benda ketika diukur pada saat benda tersebut dalam keadaan bergerak. Berat efektif tubuh kita tergantung pada gerakan bidang alas yang menyokong tubuh kita. Berat efektif tubuh kita akan sama dengan nol ketika kita mengalami gerak jatuh bebas. Secara umum, berat efektif tubuh kita dirumuskan dengan :
Wef = mg – ma
sumber ; http://andrimuchsin.blogspot.co.id/2013/10/aplikasi-gaya-sentripetal-pada-gerak.html, http://fisikakimia2.blogspot.co.id/2015/11/apa-pengertian-gerak-melingkar.html