GERAK MELINGKAR

Apakah yang dimaksud dengan gerak melingkar ? Tentu kamu dapat menebak maksud dari gerak semacam ini. Gerak melingkar dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, terutama di bidang teknik. Gerak ini dapat kita asumsikan sebagai gerak berputar. Ada juga yang mengatakan gerak berputar ini sebagai gerak rotasi. Bisakah kamu memberi contoh gerak melingkar ini ?
Beberapa gerak melingkar dapat kamu lihat pada gerak motor listrik seperti kipas angin, pengaduk kue (mixer), blender , roda mobil yang sedang berjalan, bahkan gerak jarum jam pun termasuk gerak melingkar. Ada juga kondisi yang dapat kita dekati kepada gerak melingkar, seperti gerakan bulan mengelilingi bumi, gerak elektron mengelilingi proton dalam atom hidrogen, sehingga kita boleh menganggap bahwa seluruh benda di permukaan bumi bergerak melingkar relatif terhadap sumbu putar bumi.
Pernahkah kamu menaiki sebuah korsel, seperti gambar di samping ? Apakah gerakan korsel tersebut merupakan gerak melingkar juga ?
Selintas kita akan melihat bahwa gerak melingkar sangat berbeda dengan gerak lurus yang sudah kita pelajari, tapi kenyataannya kedua gerak ini mempunyai banyak persamaan. Perbedaannya hanya pada lintasannya. Kalau pada gerak lurus ,lintasannya berupa garis lurus ,maka pada gerak melingkar lintasannya berupa lingkaran.

Gerak melingkar adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa lingkaran
Gerak melingkar beraturan
Dalam pembahasan sebelumnya kita telah melihat bahwa percepatan suatu benda terjadi dari perubahan kecepatan. Untuk gerak jatuh bebas, perubahan kecepatannya hanya besarnya saja, tapi arah kecepatannya tetap. Nah jika benda yang bergerak itu membuat lintasan yang melingkar dengan laju yang tetap, maka arah vektor kecepatannya berubah terus menerus, tapi nilainya tidak berubah. Gerak semacam ini disebut Gerak Melingkar Beraturan. Kita boleh menyingkatnya dengan GMB. Cobalah perhatikan gambar berikut ini ! Kita akan mempelajari bagaimana persamaan –persamaan gerak melingkar dapat terbentuk.
Jika sebuah benda melakukan gerak melingkar dengan kelajuan yang konstan sepanjang busur sebuah lingkaran yang berjari-jari r , maka kamu akan melihat bahwa vektor kecepatan pada setiap posisi adalah garis singgung pada busur lingkaran yang merupakan lintasan benda itu. Mengapa demikian ? Bisakah kamu menjelaskannya dengan ilmu matematikamu ? (Ingatlah definisi garis singgung sebuah lingkaran ).
Pada posisi A, vektor kecepatan benda adalah vA yang mempunyai arah tegak lurus jari-jari lingkaran. Sedangkan di titik B ,vektor kecepatannya adalah vB dengan arah garis singgung di B dan tegak lurus jari-jari pula. Bisakah kamu menganalisa kedudukan benda di titik C dan D ?
Perhatikanlah bahwa vektor kecepatan benda pada setiap saat berubah-ubah , tetapi lajunya selalu tetap. Maka dari itu, gerak yang demikian disebut gerak melingkar beraturan. Apanya yang teratur ? Yang jelas, lajunya teratur artinya bernilai konstan. Sama seperti gerak lurus beraturan, dimana lajunya juga konstan. Gerak melingkar beraturan bisa juga diidentifikasikan sebagai gerak melingkar yang waktu perulangannya tetap, artinya gerak melingkar yang terjadi berulang-ulang dengan waktu perulangan yang tetap.
Marilah kita pelajari gerak benda dari A ke B , selama selang waktu ∆t benda bergerak dengan perpindahan vektor ∆s. Maka kecepatan rata-ratanya didefinisikan seperti pada gerak lurus ,yaitu :Dimana v searah dengan ∆s. Sedangkan kecepatan sesaat v di titik A ,dapat kita cari dengan menggunakan limit kecepatan rata-rata , bila B makin mendekati A dan bila ∆t mendekati harga nol,hasilnya :
Selama B mendekati A ,arah vektor ∆s lama kelamaan akan mendekati arah garis singgung lingkaran di titik A, akibatnya arah vektor kecepatan sesaat di A berimpit dengan arah garis singgung lingkaran di A. Untuk gerak melingkar dengan laju konstan ,bila waktu satu kali lingkaran( satu kali keliling) atau biasa disebut periode dinyatakan dengan T, maka laju partikelnya adalah :


Contoh Soal
Sebuah partikel benda bergerak melingkar beraturan , partikel itu melakukan 10 putaran dalam waktu 3 detik. Jika jari-jari lintasan adalah 25 cm. Berapakah :
a. Periode putaran benda
b. Frekuensi putaran benda
c. Kecepatan sudut benda
d. Kecepatan linear benda
e. Lintasan sudut yang ditempuh

Solusinya :
Jumlah putaran = 10
t = 3 detik
r = 25 cm = 0,25 m
a. Periode benda : T = 3/10 = 0,3 sekon

b. Frekuensi benda : f = 1/T = 1/0,3 = 3,3 hertz
c. ω = 2Π. f = 2. 3,14 . 3,3 = 20,7 rad/s
d. v = ω . r = 20,7 . 0,25 = 5,1 m/s
e. θ = ω . t = 2 Π f . t = 2 Π . 10/3. 3 = 20 Π radian
segini dulu, ntar diterusin lagi.