Pada Benda yang Bergerak Melingkar Beraturan

Dari modul ”Kinematika Gerak Lurus” Anda telah mempelajari bahwa benda yang bergerak melingkar beraturan memilki percepatan sentripetal (a_s) yang besarnya:


dengan
v = kecepatan linier
w = kecepatan sudut ®w dibaca omega
R = jari-jari lintasan
Untuk mengingatkan, Anda perhatikan gambar 2.11. berikut ini:

Gambar 2.11..
Perubahan kecepatan pada benda GMB menuju pusat lintasan.

Sesuai dengan Hukum II Newton, percepatan sentripetal as disebabkan oleh gaya yang searah dengan a_s. Gaya ini dinamakan gaya sentripetal (Fs). Jadi:

SF= m. as

di mana SF = Fs adalah gaya sentripetal dapat ditulis bahwa:


Dari persamaan ini nampak bahwa besarnya gaya sentripetal bergantung pada
a) m = massa benda (kg)
b) v = kecepatan linier (m/s)
c) w = kecepatan sudut (rad/s)
d) R = jari-jari lintasan, m

Gaya sentripetal, Fs berperan mempertahankan benda bergerak melingkar beraturan agar tetap pada lintasannya. Untuk lebih memahami gaya sentripetal pelajari contoh berikut ini:

Contoh 7

Sebuah benda bermassa 100 gr bergerak melingkar beraturan dengan laju 3 m/s. Jika jari-jari lingkaran 40 cm, berapakah gaya sentripetal yang dialami benda ini?

Jawab:
Diketahui:
m = 100 gr = 0,1 kg
v = 3 ms^-1
t = 40 cm = 0,4 m

Ditanyakan:
Gaya sentripetal = Fs
Penyelesaian:

Dari data yang diketahui, maka gaya sentripetal dihitung dengan persamaan


Contoh 8

Sebuah benda bermassa 0,6 kg diikat di ujung seutas tali yang panjangnya 1,5 m. Bola berputar dalam satu lingkaran horisontal seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11. Jika putaran bola tali mengalami tegangan maksimum 40 N, berapakah kelajuan maksimum bola sebelum tali putus?

Jawab
Diketahui

Massa bola m Panjang tali Tegangan tali maksimum

= 0,6 kg = jari-jari r = 1,5 m = gaya sentripetal Fs = 40 N

Ditanyakan:
Kelajuan maksimum bola sebelum tali putus?

Penyelesaian:


Sebelum mengakhiri kegiatan 2 ini coba Anda kerjakan latihan berikut:

1.	Beban m massanya 4 kg (g = 10 ms-2) terletak di atas bidang miring licin. Akibat gaya F (perhatikan gambar) beban mengalami percepatan 2 ms-2 arah turun. Berapakah besar F? Gambar 2.12.
2.	Beban m1 dan m2 masing-masing 4 kg dari 6 kg (g = 10 ms-2 ), dihubungkan dengan tali lain digantungkan pada katrol licin. Tentukan berapa besar: a. percepatan kedua beban! b. besar gaya tagangan tali T! Gambar 2.13.
3.	m1 besarnya 8 kg dan m2 2 kg (g = 10 ms-2). Jika bidang licin, tentukan: a. percepatan beban m1 dan m2! b. besar tegangan tali T! Gambar 2.14.
4.	Seorang siswa memutar beban karet bermassa 100 gr dengan alat sentripetal yang ujungnya diberi beban 1 kg. Jika jari-jari lintasan beban 75 cm dan beban berputar horizontal dengan laju linier 2 m/s, hitunglah besar gaya sentripetal dan tegangan tali!

Jawaban

1.	F	= 12
2.	a.a b.b	= 2ms-2 = 48 N
3.	a. a b. T	= 2 ms--2 = 16 N
4.	Fs Fs	= 5,33 N = T = 5,33 N