A. Gerak MelingkarBeraturan
B. PercepatanSentripetal
C. Aplikasi GerakMelingkar
D. Gerak MelingkarBerubahBeraturan
Gerak Melingkar
69
menganalisis besaran Fisika pada gerak melingkar dengan laju konstan.
Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:
menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik.
Hasil yang harus Anda capai:
Roller coaster, pada kecepatan tertentu di lintasan yang menghadapke tanah penumpangnya tidak terjatuh.
Bab
4Sumber: CD Image
70 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
A. Gerak Melingkar Beraturan
1. Laju Linear
Tes Kompetensi Awal
Aktivitas Fisika 4.1
Gambar 4.2Gerak melingkar dari sebuah
partikel.
v vB
A
RO
Gerak MelingkarTujuan PercobaanMengamati keadaan benda yang bergerak melingkar.
Alat-Alat Percobaan1. Kaleng cat bekas2. Tali secukupnya3. Air
Langkah-Langkah Percobaan1. Isilah kaleng bekas cat dengan air sampai kaleng cat terisi setengah.2. Ikatlah tali pada pegangan kaleng tersebut.3. Putar kaleng cat yang berisi air dengan tali sebagai pengikatnya dan tangan
sebagai poros putaran, seperti diperlihatkan pada gambar.4. Amati keadaan air dalam kaleng cat. Mengapa air tidak tumpah? Atau
mengapa air tumpah?
Gambar 4.1Uraian sebuah vektor
perpindahan.
A
B
v1
v2
R
RO
s
71Gerak Melingkar
R
Arah kecepatan linear pada setiaptitik selalu menyinggung lingkarandan arahnya selalu berubah.
Ingatlah
Tokoh
Johannes Kepler lahir di Weil(dekat Stutgart), Jerman. Iaalumnus Universitas Tübingen danpernah bekerja di sekolahLutheran di Graz, Austria. Setelahitu, ia bergabung dengan sebuahasosiasi bersama seorangastronom terkenal, Tyco Brahe.Kemudian, Kepler menjadi asistenBrahe di Praha, Republik Ceko.Hasil karyanya adalah hukum gerakplanet, yang kemudian digunakanoleh Newton untuk merumuskanhukum gravitasinya. Salah satuhukum tersebut adalah orbitplanet berbentuk elips. Pada saatitu, para astronom percaya bahwaorbit sebuah planet berbentuklingkaran. Kepercayaan ini telahberlangsung selama 2.000 tahun.Namun, berdasarkan perhitunganKepler ketika melakukanobservasi terhadap penelitianyang dilakukan oleh Brahe untukorbit planet Mars, bentuk orbitnyatidak berbentuk lingkaranmelainkan berbentuk elips.
Sumber: Jendela IPTEK, "Gerak dan Gaya"
2. Kecepatan Sudut (Kecepatan Anguler)
t
1
f
Contoh 4.2
Contoh 4.1
Johannes Kepler(1571–1630)
72 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
22
3. Hubungan Laju Linear dan Kecepatan Sudut
Gambar 4.3Kecepatan linear dipengaruhi olehjarak benda terhadap pusat putaran
pada kecepatan sudut tertentu.
vA1
B0
B1
BB1
A1 v
A0
A0
O
t2 = t + t
t1 = t
Informasiuntuk Anda
Penggunaan variabel kecepatansudut dan kecepatan linear diantaranya adalah mengenaihubungan roda-roda bergerigi.Roda-roda bergerigi dihubungkanuntuk mempercepat,memperlambat, atau membalikputaran roda. Di antaranya adalah1. Susunan seporos:
1 =
2
� �
�
� �
� �
� �
2. Susunan bersinggungan:v
1 = v
2
1 r
1 =
2 r
2
3. Susunan terhubung sabuk:v
1 = v
2
1 r
1 =
2 r
2
Information for YouUses of angular and linear velocityvariable is about gear connection.Gears connected to quicken, toslowing down or returning. There is:1. One axis formation2. Contact formation3. Incircuit belt formation.
1
r2
2
r1
1
2
r2r
1
12
r2
r1
73Gerak Melingkar
2 f2 8
R8 1,6
8
Tes Kompetensi Subbab A
B. Percepatan Sentripetal
Gambar 4.4Arah kecepatan linear padagerak melingkar.
O
R
K
L
S
v1
–v1
N
M
v2
v = v2 – v
1
s
v
–v1
Contoh 4.3 Kata Kunci• laju linear• kecepatan sesaat
74 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
s
s
at
t
t
0t 0t
0t
Percepatan pada gerak melingkarselalu menuju ke pusat lingkaran.
Ingatlah
2
Dapatkah suatu bendadipercepat jika kelajuannyakonstan?
Tantanganuntuk Anda
2
Tugas Anda 4.1
Dua buah roda dihubungkan sepertipada gambar. Jari-jari roda pertama5 cm jari-jari roda kedua 10 cm.Berapakah kecepatan roda 2 jikakecepatan sudut roda pertamaadalah 200 rpm?
12
r2
r1
75Gerak Melingkar
Kata Kunci• kecepatan sentripetal• kecepatan sesaat
Tes Kompetensi Subbab B
C. Aplikasi Gerak Melingkar
1. Gerak Melingkar pada Bidang Vertikal
Gambar 4.5a. Kereta luncur (roller coaster)b. Swing boat (kora-kora)
(b)(a)
Sumber: CD Image
Contoh 4.4
2 2 2
Kata Kunci• arah radial• gaya sentripetal
76 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
2. Gerak Melingkar pada Arah Horizontal
Gambar 4.6Gerak penumpang pada permainan
ontang-anting.
Tes Kompetensi Subbab C
Gambar 4.8Sebuah titik berpindah dari A
menuju B.
t = 0
1
2
t = tB
A
D. Gerak Melingkar Berubah Beraturan
0
0
0t
0
0
percepatan semuyang dirasakanpenumpang
v
asp
2 1
Gambar 4.7Diagram vektor gerak penumpang
Sumber: Dokumentasi Penerbit
77Gerak Melingkar
tt
0( )
0( )
0
0 0( )
202
0
0 0
0 0
0
0 t2
0 0t t
2 20 02 ( )
Contoh 4.5
78 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
Tes Kompetensi Subbab D
0
t
(12)
Mari Mencari Tahu
Rangkuman
79Gerak Melingkar
Peta Konsep
Setelah mempelajari bab ini, tentunya Anda dapatmenyebutkan contoh-contoh benda yang bergerakmelingkar yang ada di lingkungan Anda. Dapatkah Andamenyebutkan manfaat lain? Dari bab ini, bagian manakah
Refleksi
dari materi bab ini yang Anda pahami? Agar semuamateri pada bab ini Anda pahami, cobalah diskusikandengan teman Anda atau minta penjelasan kepadaguru.
80 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X
T
R
O R
v
B
Tes Kompetensi Bab 4
81Gerak Melingkar
A
B
P
82 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X