Pada bagian ini kita akan membahas gerak melingkar beraturan. Gerak melingkar beraturan bisa diartikan sebagai gerakan melingkar yang kelajuannya tetap.
Kelajuan dalam hal ini adalah kelajuan mengitari suatu radius lingkaran tertentu. Gaya apa saja yang berpengaruh pada gerakan melingkar suatu benda?
Contoh kasus sederhana adalah gerakan melingkar suatu benda titik pada suatu lingkaran dengan radius $r$.
Pada gerak melingkar beraturan, meskipun kelajuan melingkar dari benda adalah tetap atau konstan, tetapi kecepatannya berubah.
Ingat, kecepatan bukan saja memiliki nilai, tetapi juga memiliki arah. Jadi perubahan kecepatan bisa berarti perubahan nilai kecepatan atau perubahan arah kecepatan atau kedua-duanya.
Dalam hal gerakan melingkar ini, perubahan kecepatan hanya terletak pada perubahan arahnya saja. Dengan kata lain, benda mengalami percepatan, sehingga menurut Hukum ke-2 Newton, suatu gaya pasti bekerja pada benda sehingga benda mengalami suatu percepatan.
Dalam hal gerakan melingkar ini, perubahan kecepatan hanya terletak pada perubahan arahnya saja. Dengan kata lain, benda mengalami percepatan, sehingga menurut Hukum ke-2 Newton, suatu gaya pasti bekerja pada benda sehingga benda mengalami suatu percepatan.
Bagaimana perumusan percepatan untuk gerakan melingkar beraturan?
Dari Gambar 2., bisa kita lihat adanya perubahan arah kecepatan benda. Kemudian kalau kita tinjau lebih jauh lagi, seperti pada Gambar 3.
Kalau kita perhatikan, perubahan kecepatan pada Gambar 3 adalah
$|\Delta{\vec{v}}|=|\vec{v}_1|\Delta \theta$,
dengan $\Delta \theta$ dalam radian. Kalau kita perhatikan, perubahan kecepatan benda ini mengarah ke pusat lingkaran. Maka percepatan benda adalah
$|\vec{a}|=\frac{|\Delta\vec{v}|}{\Delta t}=|\vec{v}_1|\frac{\Delta \theta}{\Delta t}$.
$|\vec{a}|=\frac{|\Delta\vec{v}|}{\Delta t}=|\vec{v}_1|\frac{\Delta \theta}{\Delta t}$.
Faktor $\Delta \theta/\Delta t $ biasa disebut sebagai kecepatan sudut, bisa diartikan sebagai besar sudut yang ditempuh dalam rentang waktu tertentu.
Pada Gambar 2 diketahui bahwa karena kelajuan benda adalah tetap atau $|\vec{v}_1|=|\vec{v}_2|$ , maka kecepatan sudut bisa ditulis dalam bentuk
$\frac{\Delta \theta}{\Delta t}=\frac{2\pi}{2\pi r| \vec{v}_1|}=\frac{|\vec{v}_1|}{r}$,
Pada Gambar 2 diketahui bahwa karena kelajuan benda adalah tetap atau $|\vec{v}_1|=|\vec{v}_2|$ , maka kecepatan sudut bisa ditulis dalam bentuk
$\frac{\Delta \theta}{\Delta t}=\frac{2\pi}{2\pi r| \vec{v}_1|}=\frac{|\vec{v}_1|}{r}$,
sehingga kita dapatkan percepatan gerakan melingkar beraturan adalah:
$|\vec{a}|=\frac{|\vec{v}_1|^2}{r}$.
$|\vec{a}|=\frac{|\vec{v}_1|^2}{r}$.
Percepatan dalam gerak melingkar ini juga biasa disebut sebagai percepatan sentripetal. Ingat, percepatan sentripetal mengarah pada pusat lingkaran.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar