3 Contoh Soal Gerak Melingkar Beserta Cara Mengerjakannya

Ilustrasi pembelajaran gerak melingkat. Foto: Unsplash/Tra Nguyen

Saat mempelajari mata pelajaran fisika dalam bab gerak lurus dan gerak melingkar, para siswa akan mempelajari materi gerak melingkar. Materi yang satu ini sendiri cukup dekat dengan kehidupan sehari-hari, mulai dari jarum jam, kipas angin, hingga roda. Maka dari itu, dalam artikel berikut akan menjelaskan 3 contoh soal gerak melingkar lengkap dengan cara mengerjakannya.

Dengan contoh soal tersebut, kamu dapat mempelajarinya di rumah. Sehingga, kamu lebih memahami materi yang satu ini dan tidak kesulitan dalam mengerjakan lagi.

Baca Juga: Pengertian dan Contoh Gerak Lurus Berubah Beraturan dalam Ilmu Fisika

3 Contoh Soal Gerak Melingkar Beserta Cara Mengerjakannya

Ilustrasi contoh soal gerak melingkar. Foto: Unsplash/Dan Cristian Pădureț

Dikutip dari buku Top Pocket No.1 Fisika SMA Kelas X, XI, & XII oleh Sandy Hermawan dan Choirul Banun (2014: 28), Gerak melingkar adalah gerak suatu benda pada lintasan yang berbentuk lingkaran. Pada gerak melingkar, jarak tempuhnya berupa sudut yang disimbolkan dengan ϴ.

Jenis Gerak Melingkar

Gerak melingkardapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB).

Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

GMB adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut (ω) tetap. Gerak melingkar itu sendiri adalah gerak yang lintasannya berupa lingkaran, sedangkan kecepatan sudut atau yang juga sering disebut dengan kecepatan anguler.

Rumus yang digunakan dalam percepatan sentripetal pada gerak melingkar beraturan yakni:

as = v²/r = ω²r

Keterangan

as: percepatan sentripetal (ms2)

v: kecepatan linear atau tangensial (ms)

r: jari-jari lintasan (m)

ω: kecepatan sudut (rad/s)

Geram Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

GMBB atau gerak melingkar berubah beraturan adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut yang berubah secara konstan dan percepatan sudut konstan. Dengan kata lain, GMBB adalah gerakan dari suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kecepatan sudut yang berubah-ubah, namun percepatan sudutnya tetap.

Pada GMBB, kecepatan tersebut akan meningkat apabila se arah dengan percepatannya. Sebaliknya, kecepatan akan menurun ketika berlawanan dengan perubahan percepatannya.

Adapun rumus GMBB adalah:

Percepatan sudut

ϴ = ω0 + ωt/2

Perpindahan sudut

ϴ = ω0t + ½ at²

Kecepatan sudut

ωt = ω0 + at

ωt² = ω0 + 2aϴ

Keterangan

ϴ = besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh.

ωt = kecepatan sudut akhir.

ωo = kecepatan sudut awal.

α = percepatan sudut.

t = waktu tempuh.

Contoh Soal Gerak Melingkar

Koversikan dalam satuan rad/s:

a. 120 rpm

b. 60 rpm

Pembahasan

1 rpm = 1 putaran per menit

1 putaran adalah 2n radian atau

1 putaran adalah 360°

1 menit adalah 60 sekon

a. 120 rpm

120 rpm = 120 x 1 putaran/1 menit

= 120 x 2πrad/60s

= 4π rad/s

b. 60 rpm = 60 x 1 putaran/1 menit

= 60 x 2πrad/60s

= 2 π rad/s

2. Sebuah benda bermassa 1 kg berputar dengan kecepatan sudut 120 rpm. Jika jari-jari putaran benda adalah 2 meter tentukan percepatan sentripetal gerak benda tersebut!

Diketahui:

ω = 120 rpm = 4 π rad/s

r = 2 meter

m = 1 kg

Ditanya

asp= ...?

Jawab

asp = v²/r = ω²r

asp = (4n)² (2)

= 32 n² m/s²

3. Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s². Jika mula-mula benda diam, tentukan:

a) Kecepatan sudut benda setelah 5 sekon

b) Sudut tempuh setelah 5 sekon

Diketahui:

a = 2 rad/s²

ω0 = 0

t = 5 sekon

Jawab:

a. ωt = ω0 + at

ωt = (0) + (2)(5) = 10 rad/s

b. ϴ = ω0t + ½ at²

ϴ = (0)(5) + ½ (2)(5)²

Itulah 3 contoh soal gerak melingkar lengkap dengan cara menyelesaikannya. Semoga contoh di atas dapat membantu kamu dalam memahami materi yang satu ini.(MZM)