7 detika- gerak melingkar kinematika

PRAKTIKUM FISIKA SMA I

UJIAN AKHIR SEMESTER

“LKS PRAKTIKUM FISIKA”

Disusun Oleh :

Dendy Siti Kamilah

1111016300047

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUANUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

2014

GERAK MELINGKAR KINEMATIKA

1111016300047 (Dendy Siti Kamilah)

I. Dasar Teori

Gerak melingkar beraturan adalah gerak suatu benda yang mempunyai suatu lintasan yang berbentuk lingkaran. Gerak melingkar beraturan adalah suatu gerak yang mempunyai lintasan berbentuk lingkaran dengan kelajuan tetap.

Benda yang mengalami gerak lurus berarti memiliki lintasan berupa garis lurus. Demikian juga dengan gerak melingkar, yaitu gerak suatu benda yang memiliki lintasan berupa lingkaran. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai benda-benda yang bergerak melingkar. Berputarnya roda mobil, gerakan bumi ataui planet mengelilingi matahari, gerakan electron mengelilingi inti atom dan lain-lain merupakan contoh gerak melingkar. Benda-benda yang bergerak melingkar posisinya selalu berubah terhadap porosnya atau titik pusat lingkaran, dengan demikian perpindahannya dapat dinyatakan dalam besaran sudut dan jarak.

Ada beberapa besaran yang perlu dipahami dalam mempelajari gerak melingkar beraturan, diantaranya adalah periode, frekuensi, kecepatan linier, dan kecepatan sudut.

Hubungan periode (T) dengan frekuensi (f):

Keterangan: T = periode (s)

f = frekuensi (Hz)

Kecepatan Sudut dan Kelajuan Linier.

Yang dimasksud dengan kecepatan sudut adalah besarnya sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Kecepatan sudut secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Keterangan: ω = kecepatan sudut (rad/s)

θ = sudut yang ditempuh (rad)

t = waktu tempuh (s)

Bila waktu tempuh adalah periode (T), maka sudut yang ditempuh sama dengan sudut lingkaran yaitu sebesar 3600 atau 2π radian. Dengan demikian persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:


T=1f

atau f = 1T

ω=θt

ω=θt

atau ω=2 πT

Sedangkan yang dimaksud dengan kelajuan linier adalah panjang lintasan yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Kelajuan linier dari suatu benda yang bergerak melingkar dapat ditulis secara matematis sebagai berikut:

Keterangan: v = kelajuan linier (m/s)

s = panjang lintasan yang ditempuh (m)

t = waktu tempuh (s)

Bila waktu tempuh kita pilih periode (T), maka panjang lintasan yang ditempuh sama dengan keliling lingkaran yaitu sebesar 2πR (R adalah jari-jari lintasan). Dengan demikian persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut:

Hubungan kecepatan sudut dengan kelajuan linier.

Dari persamaan kecepatan sudut dan kecepatan linier dapatlah dituliskan hubungan antara keduanya dalam bentuk persamaan matematik sebagai berikut:

Sudut dan Jarak Tempuh.

Pada persamaan trdahulu disebutkan bahwa :

Sedangkan jarak linier yang ditempuh adalah:

Percepatan dan Gaya Sentripetal.

Meskipun suatu benda yang mengalami gerak melingkar beraturan memiliki laju linier (besar kecepatan linier) tetap tetapi arahnya berubah-ubah. Akibat adanya perubahan arah ini maka muncul selisih kecepatan. Besarnya selisih kecepatan yang terjadi tiap satu satuan waktu disebut percepatan. Karena arah selisih kecepatan menuju ke pusat lingkaran, maka percepatannya menuju ke pusat lingkaran juga dan


v= st

v=2πRT

atau v=ωR

v= st

atau v=2πRT

ω=θt

atau θ=ω . t

s=θ. R

V2V1

Δs

θR ΔV

-V1

V2

disebut persepatan sentripetal. Jadi dengan demikian, walaupun suatu benda mengalami gerak melingkar beraturan tetapi ia memiliki percepatan sentripetal.

Pada gambar, Δv merupakan perubahan vector kecepatan dalam selang waktu Δt atau Δv = v2 – v1. Bila Δt mendekati nol, maka Δs dan Δθ akan kecil sekali maka vector v1

dan v2 sejajar, maka Δv tegak lurus terhadap v1 maupun v2. Ini meununjukkan arah Δv akan mengarah pada pusat lingkaran dan akan menimbulkan percepatan sentripetal.

Dari gambar di atas dapat diperoleh:

Δvv

= ΔsR

atau Δv= vΔsR

Bila ruas kiri dan kanan dibagi Δt, maka:

ΔvΔt

=vΔsRΔt

, karena

a=ΔvΔt

dan v=ΔsΔt

,maka :

Keterangan: as = percepatan sentripetal (m/s2)

v = kelajuan linier (m/s)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

R = jari-jari lintasan (m)

Sesuai dengan hokum II Newton, maka dapat disimpulkan bahwa timbulnya persepatan sentripetal disebabkan oleh gaya sentripetal, yang besarnya dapat dituliskan sebagai berikut:

Fs = m.as


as=v2

R atau as=ω2 . R

F s=mv2

Ratau F s=mω2 R

Setiap benda yang bergerak melingkar memerlukan gaya sentripetal yang berfungsi untuk mengubah arah herak benda sehingga tetap pada lintasan berupa lingkaran. Di dalam soal-soal gerak melingkar kadang kala dikemukakan juga gaya sentrifugal. Gaya ini berbeda dengan gaya sentripetal, karena arah gaya sentripetal menuju pusat lingkaran sedangkan gaya sentrifugal menuju ke luar dari pusat lingkaran.

II. TUJUAN

- Menentukan kelajuan benda- Menentukan gaya sentripetal benda yang bergerak melingkar.

III. Alat- Beban kuningan- Beban karet- Penggaris- Neraca/timbangan- Stop watch- Pipa- Benang (Tali)

IV. Cara Kerja1. Rangkailah alat seperti gambar.


Sebagai contoh, pada saat kita memutar sebuah batu yang

kita ikat dengan tali, maka tangan kita merasa tertarik

oleh batu yang arahnya ke luar. Gaya inilah yang disebut

gaya sentrifugal.

2. Putarlah beban sebanyak 10 putaran. Tentukan waktu untuk melakukan 10 putaran dan ukur jari-jari dari benda yang bergerak melingkar.

3. Ulangi langkah ke 2 beberapa kali untuk beberapa kelajuan benda yang berbeda.

V. Data Percobaan

NOMasa beban Waktu (10 putaran) Jari-jari putaran (R)

Kuningan Karet

1

2

3

4

5

VI. Perhitungan................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

VII. Pertanyaana. Dari hasil perhitungan kalau kelajuan benda semakin besar bagaimana jari-jari

orbitnya?.Jawab:

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................


b. Bila orbit planet pada matahari dianggap berbentuk lingkaran tentukan besaran-besaran yang menyebabkan planet selalu dalam orbitnya.Jawab:

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................

VIII. Kesimpulan ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................


7 detika- gerak melingkar kinematika

Documents