Periode, Frekuensi, Kecepatan Dan Percepatan Pada Gerak Melingkar

Gerak Melingkar

Gerak melingkar adalah gerak yang memiliki lintasan berupa lingkaran. Arah gerak Pada gerak melingkar setiap saat berubah walaupun besar kecepatan dapat saja tetap. Arah kecepatan yang setiap saat berubah ini mengakibatkan adanya percepatan yang senantiasa mengarah ke pusat lingkaran. Percepatan ini sering disebut sebagai percepatan sentripetal.

Mengapa gerak melingkar penting untuk dipelajari?

Gerak melingkar sangat erat dengan kehidupan sehari-hari kita. Sebagai Contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari adalah mobil yang menikung, gerak kincir angin, gerak bulan mengelilingi bumi, dan gerak roda sepeda yang berputar pada porosnya. Prinsip gerak melingkar juga banyak diterapkan pada mesin-mesin kendaraan atau pabrik. Secara tidak langsung, pemahaman tentang gerak melingkar telah memperingan kerja manusia.

A. Periode (T) dan Frekuensi (f) Gerak melingkar

Periode adalah waktu yang dibutuhkan suatu benda yang begerak melingkar untuk melakukan satu putaran penuh. Pada umumnya periode diberi notasi T. Satuan SI periode adalah sekon (s).

frekuensi adalah banyaknya jumlah putaran yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak melingkar dalam selang waktu satu sekon. Satuan frekuensi dalam SI adalah putaran per sekon atau hertz (Hz).

Hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut.

periode dan frekuensi pada gerak melingkar

dengan:

T : periode (s)

f : frekuensi (Hz)

B. Kecepatan Linear

Jika sebuah benda melakukan gerak melingkar beraturan dengan arah gerak berlawanan arah jarum jam dan berawal dari titik A. Selang waktu yang dibutuhkan benda untuk menempuh satu putaran adalah T. Pada satu putaran, benda telah menempuh lintasan linear sepanjang satu keliling lingkaran ( 2πr ), dengan r adalah jarak benda dengan pusat lingkaran (O) atau jari-jari lingkaran. Kecepatan linear (v) merupakan hasil bagi panjang lintasan linear yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Sedangkan hubungan periode dan frekuensi adalah T=1/f atau f=1/T , maka persamaan kecepatan linear dapat dituliskan sebagai berikut:

C. Posisi Sudut

Posisi sudut θ diberi satuan radian (rad). Besar sudut satu putaran adalah 360° = 2π radian.

Jika θ adalah sudut pusat lingkaran yang panjang busurnya s dan jari-jarinya R, diperoleh hubungan:

dengan:

θ = lintasan/posisi sudut (rad)

s = busur lintasan (m)

R = jari-jari (m)

D. Kecepatan sudut/ kecepatan angular

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 =2π dan waktu tempuh t = T. Sehingga, kecepatan sudut (ω) pada gerak melingkar beraturan dapat dirumuskan:

Rumus kecepatan sudut pada gerak melingkar

atau kecepatan sudut pada gerak melingkar juga bisa dituliskan:

dengan:

ω = kecepatan sudut (rad/s)

T = periode (s)

f = frekuensi (Hz)

E. Hubungan Kecepatan linear dan kecepatan sudut

Kecepatan linier/tangensial (v) memiliki arah berupa arah garis singgung lingkaran pada titik-titik, salah satunya titik P. Sedangkan kecepatan sudut ω memiliki arah ke atas, tegak lurus bidang lingkar.

Secara matematis, hubungan antara laju linear dan kecepatan sudut dapat dituliskan:

Rumus hubungan kecepatan linear dan kecepatan sudut

dengan:

v = kecepatan linier (m/s)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

R = jari-jari lintasan (m)

F. Percepatan Sentripetal

Benda yang melakukan gerak melingkar beraturan memiliki percepatan yang disebut dengan percepatan sentripetal. Arah percepatan sentripetal selalu menuju ke arah pusat lingkaran. Percepatan sentripetal berfungsi untuk mengubah arah kecepatan. Percepatan benda mengakibatkan berubahnya kelajuan benda yang bergerak lurus tersebut. Hal ini terjadi karena pada gerak lurus arahnya tetap.

Sedangkan pada benda yang melakukan gerak melingkar beraturan, benda yang mengalami percepatan kelajuannya tetap tetapi arahnya yang berubah-ubah setiap saat. Jadi, perubahan percepatan pada GMB bukan mengakibatkan kelajuannya bertambah tetapi mengakibatkan arahnya berubah. Percepatan sendiri merupakan besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki besar dan arah.

Secara matematis Percepatan sentripetal dituliskan sebagai berikut: