GERAK MELINGKAR BERATURAN (GMB)

<

GMB adalah gerak melingkar dengan kecepatan sudut (w) tetap.


Ketika sebuah benda bergerak membentuk suatu lingkaran dengan laju tetap maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak melingkar beraturan alias GMB. Gerak rotasi bumi (bukan revolusi), putaran jarum jam dan satelit yang bergerak pada orbit yang melingkar merupakan beberapa contoh gerak melingkar beraturan.

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.


Arah kecepatan linier v selalu menyinggung lintasan, jadi sama dengan arah kecepatan tangensial sedanghan besar kecepatan v selalu tetap (karena w tetap). Akibatnya ada percepatan radial ar yang besarnya tetap tetapi arahnya berubah-ubah. ar disebut juga percepatan sentripetal/sentrifugal yang selalu | v.

Pada gerak melingkar beraturan, besar kecepatan linear v tetap, karenanya besar kecepatan sudut juga tetap.

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.


v = 2pR/T = w R

ar = v2/R = w2 R

s = q R




SOAL GMB
1. Pada GMB, besaran vektor apakah yang selalu tetap ? (level 1)

2. Pada Gerak Lurus Beraturan, tidak ada percepatan gerak benda. Bagaimana dengan Gerak Melingkar Beraturan ? jelaskan ! (level 1)

3. Besaran-besaran apakah yang mempengaruhi nilai percepatan sentripetal ? Jelaskan hubungannya ! (level 2)

4. Sebuah roda melakukan Gerak Melingkar Beraturan (GMB). Apakah percepatan sentripetal pada tepi roda dan pada poros roda sama besar ? Jelaskan ! (level 2)

5. Abang Valentino Rossi mengendarai motornya melewati suatu tikungan yang berbentuk setengah lingkaran yang memiliki radius 30 meter. Jika laju sepeda motor bang Rossi 30 m/s, berapakah percepatan sentripetalnya ?

6. Sebuah bola bermassa 100 gram diikat pada ujung sebuah tali dan diputar dengan kelajuan tetap sehingga gerakan bola tersebut membentuk lingkaran horisontal dengan diameter 0,4 meter. Jika kecepatan sudut bola adalah 60 rpm, berapa percepatan sentripetalnya ? (level 3)

7. Sebuah tikungan jalan berbentuk seperempat busur lingkaran dengan jari-jari 300 m. Jika sebuah mobil melewati tikungan tersebut dengan kecepatan 50 km/jam, berapa percepatan sentripetal yang dialami mobil tersebut ? (level 3)

8. Jari-jari bumi adalah 6380 km dan melakukan satu kali rotasi selama 24 jam. Berapakah percepatan radial kita ? berikanlah jawaban ada dalam satuan m/s2 (level 3)

9. Sebuah mobil balap melaju pada tikungan dengan percepatan radial sebesar 9 m/s2, di mana ini merupakan percepatan sentripetal maksimum yang dapat dicapai mobil tanpa tergelincir keluar dari lintasan. Jika laju mobil adalah 90 km/jam, berapa jari-jari kelengkungan maksimum yang dapat diatasi ? (level 3)

10. Pada sebuah wahana putar, para penumpang bergerak dengan laju tetap dalam sebuah lingkaran berjari-jari 5 meter. Jika satu putaran dilakukan dalam 5 setik, berapakah percepatannya ? (level 3)