Makalah Terbaru Tentang Gerak Melingkar

Makalah Fisika Tentang Gerak Melingkar

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam Ensiklopedia Bebas (wikipedia) dijelaskan bahwa, gerak melingkar adalah sebuah benda bergerak pada garis lurus jika gaya total yang ada padanya bekerja pada arah gerak  benda tersebut, atau sama dengan nol. Jika gaya total bekerja dengan membentuk sudut terhadap arah gerak pada setiap saat, benda akan bergerak dalam lintasan yang berbentuk kurva. Gaya tersebut biasanya  dinamakan gaya sentripetal. Suatu gerak melingkar beraturan dapat dikatakan sebagai suatu gerak dipercepat beraturan, mengingat perlu adanya suatu percepatan yang besarnya tetap dengan arah yang berubah, yang selalu mengubah arah gerak benda agar menempuh lintasan berbentuk lingkaran.

Contoh gerak melingkar sederhana lain dari suatu tempat di mana peletakan suatu kerangka acuan padanya akan menyebabkan kerangka acuan menjadi non-inersia, walapun gerak melingkar yang dimaksud memiliki kecepatan putar tetap (gerak melingkar beraturan. Contoh gerak melingkar, misal gerak rotasi. Kecepatan putaran tetap ialah kecepatan linier yang arahnya setiap saat dapat di percepat dengan teratur, jadi pada dasarnya adalah suatu gerak akan berubah beraturan. Dalam suatu gerak melingkar baik yang vertikal,  maupun horisontal , terdapat perbedaan pengamatan antara pengamat yang diam di atas tanah P₂ dengan pengamat yang bergerak bersama obyek O yang diamati P₁, Pengamat P₂ dengan jelas melihat adanya gaya tarik menuju pusat yang selalu merubah arah gerak obyek sehingga bergerak melingkar (tanpa adanya gaya ini obyek akan terlempar keluar, hukum inersia Newton), akan tetapi P₁ tidak menyadari hal ini. P₁ tidak mengerti mengapa ia tidak jatuh (meluncur) padahal ia membuat sudut A dengan arah vertikal. Dalam kasus ini timbul gaya fiktif yang seakan-akan menahan pengamat P₁ sehingga tidak jatuh.

1.2 Rumusan Masalah

a. Apa saja besaran-besaran gerak melingkar?

b. Apa saja jenis gerak melingkar?

c. Apa yang dimaksud dengan persamaan parametrik?

d. Apa yang dimaksud dengan gerak berubah beraturan?

1.3 Tujuan/Manfaat

Tujuan pembuatan makalah ini, yaitu:

1. Untuk mengetahui besaran-besaran gerak melingkar;

2. Untuk mengetahui jenis gerak melingkar;

3. Untuk memahami konsep dari persamaan parametrik;

4. Untuk memahami konsep dari gerak berubah beraturan.

BAB  II

PEMBAHASAN

2.1 Besaran-besaran Gerak Melingkar

2.1.1 Periode (T) dan Frekuensi (f)

Waktu yang dibutuhkan suatu benda yang begerak melingkar untuk melakukan satu putaran penuh disebut periode. Pada umumnya periode diberi notasi T. Satuan SI periode adalah sekon (s). Banyaknya jumlah putaran yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak melingkar dalam selang waktu satu sekon disebut frekuensi.Satuan frekuensi dalam SI adalah putaran per sekon atau hertz (Hz).Hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut.

                                                        

Keterangan:

T : periode (s)

f : frekuensi (Hz)

2.1.2 Kecepatan Linear

Perhatikan Gambar 3.1! Misalkan

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                                  Gambar 3.1 Benda bergerak melingkar

( 2􀁓 r ), 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.

2.1.3 Hubungan Roda-Roda

Gerak melingkar dapat Anda analogikan sebagai gerak roda sepeda,sistem gir pada mesin, atau katrol. Pada dasarnya ada tiga macam hubungan roda-roda. Hubungan tersebut adalah hubungan antardua roda sepusat,bersinggungan, dan dihubungkan memakai sabuk (tali atau rantai). Untuk

jelasnya perhatikan tabel berikut!

Tabel Hubungan Roda-Roda

2.2. Jenis Gerak Melingkar

Gerak melingkar dapat dibedakan menjadi dua jenis, atas keseragaman kecepatan sudutnya , yaitu: gerak melingkar beraturan, dan gerak melingkar berubah beraturan.

2.2.1 Gerak melingkar beraturan

Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak melingkar dengan besar kecepatan sudut tetap. Besar Kecepatan sudut diperolah dengan membagi kecepatan tangensial dengan jari-jari lintasan .

Arah kecepatan linier dalam GMB selalu menyinggung lintasan, yang berarti arahnya sama dengan arah kecepatan tangensial. Tetapnya nilai kecepatan akibat konsekuensi dar tetapnya nilai. Selain itu terdapat pula percepatan radial yang besarnya tetap dengan arah yang berubah. Percepatan ini disebut sebagai percepatan sentripetal, di mana arahnya selalu menunjuk ke pusat lingkaran.

Bila adalah waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan satu putaran penuh dalam lintasan lingkaran, maka dapat pula dituliskan Kinematika gerak melingkar beraturan adalah dengan adalah sudut yang dilalui pada suatu saat , adalah sudut mula-mula dan adalah kecepatan sudut (yang tetap nilainya).

2.2.2 Gerak melingkar berubah beraturan

Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut tetap. Dalam gerak ini terdapat percepatan tangensial (yang dalam hal ini sama dengan percepatan linier) yang menyinggung lintasan lingkaran (berhimpit dengan arah kecepatan tangensial). Kinematika GMBB adalah dengan adalah percepatan sudut yang bernilai tetap dan  adalah kecepatan sudut mula-mula.

2.3 Persamaan Parametrik

Gerak melingkar dapat pula dinyatakan dalam persamaan parametrik dengan terlebih dahulu mendefinisikan: titik awal gerakan dilakukan, kecepatan sudut putaran (yang berarti suatu GMB), pusat lingkaran untuk kemudian dibuat persamaannya. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menghitung jari-jari lintasan yang diperoleh,Setelah diperoleh nilai jari-jari lintasan, persamaan dapat segera dituliskan, yaitu dengan dua konstanta dan yang masih harus ditentukan nilainya.

Dengan persyaratan sebelumnya, yaitu maka dapat ditentukan nilainya perlu diketahui bahwa sebenarnya karena merupakan sudut awal gerak melingkar.

2.3.1 Hubungan antar besaran linier dan angular

Dengan menggunakan persamaan parametrik, telah dibatasi bahwa besaran linier yang digunakan hanyalah besaran tangensial atau hanya komponen vektor pada arah angular, yang berarti tidak ada komponen vektor dalam arah radial. Dengan batasan ini hubungan antara besaran linier (tangensial) dan angular dapat dengan mudah diturunkan.

2.3.2 Kecepatan tangensial dan kecepatan sudut

Kecepatan linier total dapat diperoleh melalui dan karena batasan implementasi persamaan parametrik pada gerak melingkar, maka dengan diperoleh sehingga

2.3.3 Percepatan tangensial dan kecepatan sudut

Dengan cara yang sama dengan sebelumnya, percepatan linier total dapat diperoleh melalui dan karena batasan implementasi persamaan parametrik pada gerak melingkar, maka dengan diperoleh sehingga

2.3.4 Kecepatan sudut tidak tetap

Persamaan parametrik dapat pula digunakan apabila gerak melingkar merupakan GMBB, atau bukan lagi GMB dengan terdapatnya kecepatan sudut yang berubah beraturan (atau adanya percepatan sudut). Langkah-langkah yang sama dapat dilakukan, akan tetapi perlu diingat bahwa dengan percepatan sudut dan kecepatan sudut mula-mula. Penurunan GMBB ini akan menjadi sedikit lebih rumit dibandingkan pada kasus GMB di atas.

Persamaan parametrik di atas, dapat dituliskan dalam bentuk yang lebih umum, yaitu:

di mana adalah sudut yang dilampaui dalam suatu kurun waktu. Seperti telah disebutkan di atas mengenai hubungan antara,dan melalui proses integrasi dan diferensiasi, maka dalam kasus GMBB hubungan-hubungan tersebut mutlak diperlukan.

Dengan menggunakan aturan rantai dalam melakukan diferensiasi posisi dari persamaan parametrik terhadap waktu diperoleh

Dengan Dapat dibuktikan bahwa sama dengan kasus pada GMB.

Percepatan total diferensiasi lebih lanjut terhadap waktu pada kecepatan linier memberikan yang dapat disederhanakan menjadi Selanjutnya yang umumnya ditulis dengan yang merupakan percepatan sudut, dan yang merupakan percepatan sentripetal. Suku sentripetal ini muncul karena benda harus dibelokkan atau kecepatannya harus diubah sehingga bergerak mengikuti lintasan lingkaran.

2.4 Gerak Berubah Beraturan

Gerak melingkar dapat dipandang sebagai gerak berubah beraturan. Bedakan dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Konsep kecepatan yang berubah kadang hanya dipahami dalam perubahan besarnya, dalam gerak melingkar beraturan (GMB) besarnya kecepatan adalah tetap, akan tetapi arahnya yang berubah dengan beraturan, bandingkan dengan GLBB yang arahnya tetap akan tetapi besarnya kecepatan yang berubah beraturan.

Gerak berubah beraturan
Kecepatan	GLBB	GMB
Besar	Berubah	tetap
Arah	Tetap	berubah

  

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah:

1. Suatu benda yang bergerak melingkar memiliki dua gerakan, yaitu gerak

2. Penyebab benda bergerak melingkar adalah adanya gaya sentripetal (F_sp) yang arahnya selalu menuju pusat lingkaran.

3. Hubungan antara kecepatan sudut dengan kecepatan linier adalah v = ω. r .

4. Perubahan besar kecepatan menghasilkan percepatan tangensial (a_T) dan percepatan sentripetal (a_S).

5. Percepatan sentripetal selalu tegak lurus dengan percepatan tangensial.

4.1 Saran

Materi gerak melingkar ini perlu dikaji lebih mendalam. Hal ini agar materi gerak melingkar dapat dikuasai dengan sempurna oleh mahasiswa sehingga mahasiswa dapat dengan mudah mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari. Praktikum gerak melingkar perlu dilakukan secara menyeluruh tidak hanya pada rotasi benda tegar saja.

DAFTAR PUSTAKA/SUMBER REFERENSI

Media Phylo Post

http://id.wikipedia.org/wiki/Gerak_melingkar

Tipler, Paul A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga.