Gerak Melingkar
Hidup kita saat ini menjadi lebih mudah dan nyaman dengan adanya kendaraan beroda, peralatan modern seperti generator, mesin giling, kipas angin, alat pemotong rumput, alat penyiram bunga dan sebagainya. Kendaraan beroda seperti sepeda, sepeda motor, mobil dan pesawat tidak bisa bergerak jika tidak ada roda atau jika rodanya tidak berputar. Helikopter atau pesawat juga tidak bisa terbang jika baling-balingnya tidak berputar. Kapal laut tidak bisa berlayar jika generator atau baling-balingnya tidak berputar. Pada malam hari rumah menjadi gelap gulita dan tidak ada hiburan jika generator atau kincir pembangkit tenaga listrik tidak berfungsi. Amat banyak benda yang melakukan gerak melingkar setiap hari. Bahkan tanpa disadari, bumi yang kita huni ini, bulan yang menerangi kita di malam hari, satelit buatan seperti satelit komunikasi yang merelai gelombang elektromagnetik untuk siaran televisi, radio, handphone, internet, sedang dan selalu berputar alias bergerak melingkar setiap saat.
Suatu benda dikatakan melakukan gerak melingkar jika lintasan gerak benda tersebut berbentuk lingkaran. Besaran fisika pada gerak melingkar terdiri dari besaran-besaran sudut (besaran gerak melingkar) dan besaran-besaran linear (besaran gerak lurus). Besaran-besaran sudut meliputi perpindahan sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut. Besaran-besaran linear adalah besaran-besaran seperti pada gerak lurus, antara lain perpindahan (jarak), kecepatan (kelajuan) dan percepatan. Sebaliknya besaran-besaran gerak melingkar biasa disebut sebagai besaran-besaran sudut. Pada gerak melingkar, besaran-besaran linear memiliki keterkaitan dengan besaran-besaran sudut.
Pengertian Gerak Melingkar Beraturan
Pengertian akan konsep Gerak Melingkar Beraturan serupa dengan konsep Gerak lurus beraturan (GLB). Gerak lurus beraturan adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan garis lurus dengan kelajuan tetap. Pada GLB, baik besar kecepatan(kelajuan) maupun arah kecepatan adalah tetap. Sedangkan Gerak Melingkar beraturan didefiniskan sebagai gerak suatu benda menempuh lintasan melingkar dengan kelajuan (atau besar kecepatan) tetap artinya percepatan sudutnya nol. Jadi yang membedakan pada Gerak Melingkar Beraturan adalah lintasannya berupa lingkaran.
Gambar 1 merupakan lintasan dari GMB.
Pada gerak melingkar beraturan terdapat variabel-variabel penting yang perlu kita pahami yaitu Periode (T), Frekuensi (f), kecepatan linier (v), kecepatan sudut (ω), percepatan sudut (α), perpindahan sudut (θ), kecepatan sudut rata-rata. Periode (T) adalah selang waktu yang diperlukan oleh suatu titik materi pada benda yang berputar terhadap suatu poros tertentu untuk menempuh satu kali putaran (atau sati kali melingkar). Frekuensi(f) adalah banyak putaran yang dapat dilakukan oleh suatu titik materi pada benda yang berputar terhdap suatu poros tertentu dalam selang waktu sekon. Antara periode dan frekuensi memiliki hubungan secara matematis yaitu sebagai berikut:
Kecepatan linier memiliki hubungan matematis dengan kecepatan sudut yaitu sebagai berikut:
Perpindahan sudut (Δθ) adalah sudut yang disapu oleh sebuah garis radial mulai dari posisi awal garis θoke posisi akhir garis θ. Tentu saja, Δθ = θ- θo. Arah perpindahan sudut adalah sebagai berikut :
- Δθ > 0 untuk putaran berlawanan arah jarum jam.
- Δθ < 0 untuk putaran searah jarum jam.
Dalam gerak melingkar, kecepatan sudut rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi perpindahan sudut dengan selang waktu
Kecepatan sudut rata-rata = perpindahan sudut selang waktu
Arah kecepatan sudut ω adalah sebagai berikut :
- ω > 0 untuk putaran berlawanan arah jarum jam
- ω < 0 untuk putaran searah jarum jam.
Satuan SI untuk ω adalah rad/s.
Di dalam suatu gerak melingkar beraturan (GMB), terdapat nilai suatu percepatan. Percepatan tersebut selalu tegak lurus terhadap kecepatan liniernya dan mengarah ke pusat lingkaran disebut dengan percepatan sentripetal. (Kata sentripetal berasal dari kata Yunani, yang berarti mencari pusat). Untuk partikel yang melakukan gerak melingkar beraturan (GMB), laju linier adalah konstan, tetapi partikel masih mengalami percepatan sentripetal as yang dirumuskan sebagai berikut :
