Gerakan Melingkar
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| centripetal/senˈtrɪpɪtl/ | sentripetal |
Memutar bola pada tali — ke mana ia pergi jika putus?
- Putar bola pada tali dalam lingkaran dengan kecepatan tetap. Sekarang bayangkan talinya putus.
- Bola itu tidak terbang keluar — melainkan melesat sepanjang garis singgung, lurus.
- Jadi harus ada tarikan yang terus-menerus ke dalam untuk membengkokkan lintasannya menjadi lingkaran.
- Tarikan ke dalam inilah kunci dari semua gerak melingkar.
Kecepatan tetap, perubahan kecepatan
- Dalam gerak melingkar beraturan, kecepatan tetap tetapi vektornya berubah.
- Kecepatan adalah vektor, dan arahnya berubah setiap sesaat di sekitar lingkaran.
- Perubahan kecepatan berarti ada percepatan — bahkan pada kecepatan tetap.
- Percepatan ini mengarah ke pusat, sehingga kita sebut sentripetal.
Bola berputar pada tali dalam lingkaran horizontal. Tali tiba-tiba putus. Ke mana bola terbang?
Tanpa gaya ke dalam, inersia membawa bola lurus — sepanjang garis singgung tempat tali putus.
Objek dalam gerakan melingkar seragam memiliki percepatan nol karena kecepatannya konstan.
Arahnya berubah, sehingga kecepatannya berubah — ada percepatan sentripetal $v^2/r$ menuju pusat.
Percepatan dan gaya sentripetal
- Percepatan sentripetal memiliki besaran $a_c = \dfrac{v^2}{r}$, diarahkan ke pusat.
- Berdasarkan hukum kedua Newton, sebuah resultan gaya sentripetal $F_c = \dfrac{mv^2}{r}$ harus mengarah ke dalam.
- Putaran lebih cepat atau lingkaran yang lebih sempit keduanya membutuhkan gaya ke dalam yang lebih besar.
- Gaya ini bukanlah sesuatu yang baru — gaya ini disediakan oleh tegangan, gravitasi, gesekan, atau gaya normal.
Mengelilingi lingkaran
Sapu sudut dan ubah jari-jari untuk melihat bagaimana posisi dan arah berubah mengelilingi lingkaran.
Bola $2\ \text{kg}$ bergerak dengan kecepatan $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dalam lingkaran berjari-jari $8\ \text{m}$. Berapakah gaya sentripetal yang diperlukan, dalam $\text{N}$?
$F_c = \dfrac{mv^2}{r} = \dfrac{2 \times 16}{8} = 4\ \text{N}$, menuju pusat.
Ke arah manakah resultan (sentripetal) gaya menunjuk?
Gaya resultan adalah sentripetal — ia menunjuk menuju pusat, membengkokkan lintasan menjadi lingkaran.
Percepatan sentripetal memiliki besaran $v^2 / \_\_$ (isi simbol yang hilang).
$a_c = v^2/r$: kecepatan lebih besar atau jari-jari lebih kecil berarti percepatan sentripetal lebih besar.
Pilih semua gaya yang dapat menyediakan gaya sentripetal dalam situasi nyata.
Tegangan, gravitasi, dan gesekan masing-masing dapat menyediakan gaya ke dalam. Tidak ada gaya sentrifugal keluar yang nyata.
Tidak ada gaya "sentrifugal" ke luar
- Rasa terlempar ke luar saat mobil berbelok adalah inersia Anda, bukan gaya sungguhan.
- Tubuh Anda "ingin" bergerak lurus (menyentuh); pintu mobil mendorong Anda ke dalam untuk memutar Anda.
- Satu-satunya gaya nyata pada Anda adalah dorongan ke dalam itu — tidak ada gaya ke luar yang bekerja.
- Sebut saja resultan gaya ke dalam sebagai sentripetal; "gaya sentrifugal" ke luar hanyalah ilusi.
Jika tali putus, bola melesat sepanjang garis singgung, bukan secara radial ke luar. Dan tidak ada "gaya sentrifugal" ke luar yang nyata — rasa ke luar itu hanyalah inersia yang menahan belokan ke dalam. Resultan gaya yang sebenarnya adalah ke dalam.
Sebuah $2\ \text{kg}$ bergerak pada $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dalam lingkaran berjari-jari $8\ \text{m}$.
- $F_c = \dfrac{mv^2}{r} = \dfrac{2 \times 4^2}{8} = \dfrac{32}{8} = 4\ \text{N}$, diarahkan menuju pusat.
Tegangan tali harus menyediakan $4\ \text{N}$ ke dalam ini.
Gerak melingkar beraturan memiliki kecepatan tetap tetapi vektor berubah, sehingga ada percepatan sentripetal $a_c = v^2/r$ menuju pusat. Resultan gaya sentripetal $F_c = mv^2/r$ (dari tegangan, gravitasi, gesekan...) mengarah ke dalam. Tidak ada "gaya sentrifugal" ke luar yang nyata — itu adalah inersia.