Definisi Dan Rumus Gaya Sentripetal, Teladan Soal Dan Pembahasan

Tentunya kalian sudah tahu bahwa dalam setiap gerak melingkar, baik gerak melingkar beraturan (GMB) maupun gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) selalu ada yang namanya percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal ini ialah percepatan yang arahnya selalu menuju sentra bundar dan tidak menimbulkan perubahan kecepatan linear pada gerak melingkar.

Menurut Hukum II Newton, sebuah benda yang mengalami percepatan harus mempunyai resultan gaya yang bekerja padanya. melaluiataubersamaini kata lain, yang menjadikan adanya sebuah percepatan pada gerak suatu benda yaitu gaya. Lalu yang menjadi pertanyaannya kini adalah, gaya apakah yang menimbulkan adanya percepatan sentripetal pada benda yang bergerak melingkar?

Gaya yang menjadikan adanya percepatan sentripetal pada benda yang bergerak melingkar disebut dengan gaya sentripetal. Untuk sanggup memahami definisi, arah (gambar vektor), rumus gaya sentripetal serta pola soal dan pembahasannya, silahkan kalian simak secara seksama klarifikasi diberikut ini.

Pengertian Gaya Sentripetal

Untuk sanggup memahami konsep wacana gaya sentripetal, coba kalian amati gambar diberikut ini.

 

Sebuah bandul bermassa m diikat dengan seutas tali kemudian diputar secara horizontal ibarat yang diperlihatkan pada gambar di atas. Gaya-gaya yang bekerja pada bandul yaitu gaya berat w yang arahnya ke bawah dan juga gaya tegangan tali T yang arahnya menuju sentra bundar (tangan). Dari gambar diagram tersebut, sanggup saja bandul bergerak ke bawah alasannya efek gaya berat w, akan tetapi kenapa bandul masih sanggup bergerak melingkar?

Selain gaya berat, pada bandul juga bekerja gaya tegangan tali yang bekerja dalam arah radial dan tegak lurus vektor kecepatan linear v. Gaya tegangan tali T inilah ternyata yang menimbulkan bandul sanggup bergerak melingkar. melaluiataubersamaini kata lain, gaya tegangan tali berperan sebagai gaya sentripetal yang menimbulkan timbulnya percepatan sentripetal.

Meskipun percepatan sentripetal tidak menimbulkan perubahan besar kecepatan linier tetapi, percepatan ini menimbulkan perubahan arah kecepatan linear di setiap titik lintasan lingkar. Karena arah kecepatan linear selalu berubah setiap saat, maka terjadilah gerak melingkar. melaluiataubersamaini demikian, sanggup disimpulkan definisi dari gaya sentripetal sebagai diberikut.

Gaya sentripetal adalah gaya yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar dengan arah selalu menuju sentra lingkaran. Gaya sentripetal berfungsi untuk mengubah arah gerak benda tanpa mengubah besar kecepatan linearnya. Tanpa adanya gaya sentripetal, maka suatu benda tidak akan sanggup bergerak melingkar.

Dari definisi tersebut, sanggup kita ketahui bahwa suatu benda sanggup bergerak melingkar, alasannya pada benda bekerja gaya sentripetal ibarat bandul yang diikat tali kemudian diputar. Ketika bandul berputar atau bergerak melingkar, tali dalam keadaan tegang sehingga timbullah gaya tegangan tali. Gaya tegangan tali inilah yang kemudian berperan sebagai gaya sentripetal.

Lalu bagaimana dengan gerak-gerak benda langit dalam sistem tata surya, ibarat gerak Bulan mengitari Bumi? Gaya sentripetal apa yang menimbulkan Bulan sanggup bergerak melingkar? Untuk menjawaban pertanyaan ini, perhatikan gambar di bawah ini.

Berdasarkan Hukum Newton wacana Gravitasi Universal, dikatakan bahwa dua benda yang mempunyai massa dan dipisahkan oleh jarak tertentu bekerja sebuah gaya tarik-menarikdanunik yang besarnya sebanding dengan massa benda-benda tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara benda-benda tersebut. gaya ini disebut sebagai gaya gravitasi.

Gaya gravitasi inilah yang menimbulkan Bulan sanggup bergerak melingkar mengelilingi Bumi. melaluiataubersamaini demikian, yang berperan sebagai gaya sentripetal pada gerak Bulan mengelilingi Bumi yaitu gaya gravitasi antara Bulan dan Bumi.

Catatan Penting:

Istilah sentipetal berasal dari kata baha Latinm yaitu ”centrum” yang artinya sentra dan kata ”petere” yang artinya menuju arah. Kaprikornus sentripetal artinya menuju arah sentra lingkaran.

Rumus Gaya Sentripetal

Dari penjelasan-penjelasan terkena pengertian gaya sentripetal di atas, ternyata gaya tegangan tali dan gaya gravitasi sanggup berfungsi sebagai gaya sentripetal. melaluiataubersamaini kata lain, istilah “gaya sentripetal” ini bergotong-royong bukan ialah gaya fisis atau gaya dalam arti yang sebenarnya, melainkan spesialuntuk suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar.

Gaya sentripetal bukanlah gaya yang bangun sendiri. Gaya ini intinya ialah resultan gaya yang bekerja pada benda dengan arah radial. Berdasarkan Hukum II Newton, secara matematis rumus gaya sentripetal yaitu sebagai diberikut.

ΣFs

=

mas

………. Pers. (1)

Karena as = v2/R = ω2R, maka persamaan (1) sanggup kita tulis sebagai diberikut.

ΣFs	=	m	v2	………. Pers. (2)
			R

Atau sanggup juga sanggup kita tulis sebagai diberikut.

ΣFs

=

mω2R

………. Pers. (3)

Keterangan:
Fs	=	Gaya sentripetal atau komponen gaya dalam arah radial (N)
m	=	Massa benda (kg)
as	=	Percepatan sentripetal (m/s2)
v	=	Kecepatan linear (m/s)
ω	=	Kecepatan sudut (rad/s)
R	=	Jari-jari lintasan (m)

Catatan Penting:

Untuk memahami kenapa as = v2/R = ω2R, silahkan kalian pelajari artikel wacana Rumus Hubungan Bemasukan Sudut dan Linear Gerak Melingkar Beserta misal Soal dan Pembahasan.

misal Soal Gaya Sentripetal dan Pembahasan

Agar kalian lebih paham terkena konsep gaya sentripetal serta menerapkan rumusnya untuk menuntaskan kasus fisika, simak beberapa pola soal wacana gaya sentripetal beserta pembahasannya diberikut ini.

misal Soal #1

Sebuah bola bermassa 2 kg diikatkan di ujung seutas tali dan kemudian diputar dalam bidang horizontal dengan kelajuan tetap 5 m/s ibarat yang tampak pada gambar di bawah ini. Apabila jari-jari bundar 1 m, tentukan besar gaya tegangan talinya.

Jawab:

Diketahui: m = 2 kg, v = 5 m/s dan R = 1 m. melaluiataubersamaini persamaan (2) maka kita peroleh hasil sebagai diberikut.

ΣFs = mv2/R

Gaya-gaya yang bekerja dalam arah radial spesialuntuk gaya tegangan tali T saja sehingga

T = mv2/R

T = (2 kg)(5 m/s)2/(1 m)

T = 50 N

melaluiataubersamaini demikian, besar gaya tegangan talinya yaitu 50 N.

misal Soal #1

Sebuah kendaraan beroda empat bermassa 1.000 kg melintasi suatu jembatan yang melengkung. Jari-jari kelengkungan jembatan 20 m dengan sentra berada di bawah jembatan. Tentukan besar gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan ketika kendaraan beroda empat berada di puncak jembatan jikalau kelajuannya 36 km/jam.

Jawab:

Diketahui: m = 1000 kg, R = 20 m dan v = 36 km/jam = 10 m/s (gunakan metode konversi satuan). Gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan sama dengan gaya yang didiberikan jembatan pada mobil, yakni gaya normal ibarat yang diperlihatkan pada gambar di atas.

Selain gaya normal, pada kendaraan beroda empat bekerja gaya berat. Kedua gaya ini ialah gaya sentripetal alasannya bekerja dalam arah radial (berhimpit dengan diameter lingkaran) dengan arah yang saling berlawanan. melaluiataubersamaini memakai persamaan (2), kita peroleh:

ΣFs = mv2/R

w – N = mv2/R

mg – N = mv2/R

N = mg – (mv2/R)

N = (1000 kg)(10 m/s2) – {(1000 kg)(10 m/s)2/(20 m)}

N = 10.000 N – 5.000 N

N = 5.000 N

melaluiataubersamaini demikian, besar gaya yang didiberikan kendaraan beroda empat pada jembatan pada ketika kendaraan beroda empat berada di puncak jembatan yaitu 5.000 N.

Catatan Penting:

Penentuan resultan gaya radial mengikuti perjanjian sebagai diberikut. Gaya yang berarah ke sentra bundar didiberi tanda positif dan gaya yang berarah ke luar bundar didiberi tanda negatif. Pada pola di atas, w berarah ke sentra lingkaran, sedangkan N berarah keluar bundar sehingga w berharga positif dan N berharga negatif.

Demikianlah artikel wacana pengertian dan rumus gaya sentripetal beserta pola soal dan pembahasannya lengkap dengan gambar ilustrasi. Semoga sanggup bermanfaa untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, aksara maupun angka dalam perhitungan mohon dimaklumi. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel diberikutnya.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :