WAHANA PONTANG PANTING

DARI SEGI FISIKA

Arena The Swing atau ontang-anting menambah pengertian tentang konsep gaya sentrifugal. Ketika ontang-anting berputar, gaya sentrifugal menarik kursi kesamping sehingga kursi membentuk sudut dengan garis vertikal. Makin cepat putaran,makin besar gaya sentrifugal sehigga simpangan kursi semakin besar. Namun adake anehan, sudut miring semua kursi sama besar. Besar sudut miring ini tidak tergantung pada berat penumpang. Hal ini disebabkan karena adanya gejala saling menghapuskan antara gaya 7sentrifugal dan gaya berat.

Keseimbangan gaya, diantaranya antara gaya gravitasi (Gaya Gravitasi )

Gravitasi adalah gaya tarik-menarik yang terjadi antara semua partikel yang

mempunyai massa di alam semesta. Semakin besar kumpulan massa semakin

besar gaya gravitasinya.Contohnya Bumi yang memiliki massa yang sangat besar

menghasilkan gaya gravitasi yang sangat besar untuk menarik benda-benda

disekitarnya, termasuk makhluk hidup, dan benda benda yang ada di bumi. Gaya

gravitasi ini juga menarik benda-benda yang ada diluar angkasa, seperti bulan,

meteor, dan benda angkasa lainnya, termasuk satelite buatan manusia.Beberapa

teori yang belum dapat dibuktikan menyebutkan bahwa gaya gravitasi timbul karena

adanya partikel gravitron dalam setiap atom.Gaya gravitasi berbeda dengan gaya

magnet.Menurut hukum gravitasi Newton, berat suatu benda adalah hasil kali massa

benda tersebut dengan percepatan gravitasi bumi.

Persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: F = mg. F adalah gaya berat

benda tersebut, m adalah massa dan g adalah percepatan gravitasi. Percepatan

gravitasi yang dikenal secara umum adalah 9.81 m/detik. Percepatan gravitasi di

khatulistiwa berbeda dengan di kutub) dan gaya sentrifugal

( Gaya Sentifugal ) Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang bekerja dimana

karena adanya gerakan sebuah benda atau partikel yang melalui lintasan lengkung.

 

Rumus gaya sentrifugal

Fr=m.W(omega).r2(kuadrat) Fr=4.pi2(kuadrat).f2(frekuensi kuadrat)

Fr = m.WΩ.r2

Fr = 4.¶ 2.f2

atau gaya lempar keluar akibat putaran, azas bandul (pendulum), gaya pegas, gaya

atau energi kinematika. Hal ini dapat terlihat pada permainan tong setan, ayunan,

kereta pontang-panting.

Setiap benda yang bergerak akan menghasilkan energi kinetik yang

besarmya ½ mv2. Energi ini dapat diubah lagi menjadi gaya yang sanggup

mengatasi gaya gravitasi, sehingga pada saat benda akan ditarik kebawah untuk

jatuh akibat adanya gaya lempar melawan gaya gravitasi (akibat adanya energi

kinetik), benda ditahan oleh rel yang ada diatasnya sehingga seakan melekat, tak

jatuh kebawah atau terlempar keatas. Jadi prinsipnya terjadi keseimbangan antara

gaya lempar keluar, gaya gravitasi dan gaya tahan dari rel atau lengan alat

(misalnya pada kereta putar horizontal).

Ketika menaiki wahana Ontang-anting, kita duduk dikursi dan akan diayunkan

berputar-putar mengelilingi tumpunya. Banyaknya putaran saat kecepatan Ontang-

anting konstan adalah 35 kali.

Sedangkan, waktu yang diperlukan untuk berputar dalam 1 kali bermain adalah

280 s. Jadi, rata-rata waktu yang diperlukan dalam 1 kali putaran 8 s. Jari-jari

lintasan ketika Ontang-anting sudah konstan adalah 15 m, maka keliling lintasan

adalah 94,2 m, dihitung menggunakan rumus keliling lingkaran = r x p x 2 = 15 m x

3,14 x 2 = 94,2 m. Laju rata-rata Ontang-anting selama putaran konstan dapat

dihitung dengan rumus laju = jarak/waktu. Jadi, laju rata-rata Ontang-anting selama

putaran konstan adalah = 0,34 m/s.

Ketika Ontang-anting sudah berputar konstan, kemiringan tali boneka mengarah ke

luar. Mengapa demikian? Karena gaya sentrifugal arahnya juga ke luar. Benda-

benda yang melakukan gerak melingkar semakin lama arahnya semakin ke luar.

Contohnya adalah tata surya.

Gaya sentripetal adalah gaya eksternal yang dibutuhkan agar sebuah benda dapat bergerak melingkar. Gaya ini bukan merupakan gaya fisis, atau gaya dalam arti sebenarnya, melainkan hanya suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar. Bermacam-macam gaya fisis dapat digunakan sebagai gaya sentripetal, antara lain gaya gravitasi, elektrostatik, tegangan tali, gesekan dan lainnya. Istilah gaya sentripetal berasal dari kata bahasa Latin, yaitu centrum ("pusat") dan petere ("mengarah ke luar").

Rumus gaya sentripetal

Gaya sentripetal memiliki besar sebanding dengan kuadrat kecepatan tangensial benda dan berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan

\!F_s = m\frac{v^2}{r}

dengan arah menuju pusat lintasan berbentuk lingkaran, yang menunjukkan bahwa terdapat suatu percepatan sentripetal, yaitu

\!a_s = \frac{v^2}{r}

apabila dianalogikan dengan hukum kedua Newton.

\!F = m a

Representasi vektor

Dalam notasi vektor dengan sistem koordinat polar, gaya sentripetal dapat dituliskan sebagai

\!\vec{F_s} = - m\frac{v^2}{r} \hat{r}

Vektor-vektor sesaat gaya sentripetal.Vektor-vektor sesaat gaya sentripetal.

dengan

\!\hat{r}=\frac{\vec{r}}{r}

adalah vektor satuan dalam arah radial, yang umumnya dipilih bernilai positif mengarah ke luar lingkaran.

Representasi produk perkalian vektor

Atau dapat pula dituliskan sebagai produk dari perkalian vektor

\vec{F}_s = -\frac{m v^2}{r} \hat{r} = -\frac{m v^2}{r} \frac{\vec{r}}{r} = -m \omega^2 \vec{r} = m \vec{\omega} \times (\vec{\omega} \times \vec{r} )

Dengan arah \vec{\omega} mengikuti aturan tangan kanan. Dalam kasus seperti ditunjukkan dalam gambar, besaran-besaran vektor yang dimaksud bernilai:

\!\vec{\omega} = \omega\ \hat{k}

\!\vec{r} = r\left[ \cos(\omega t)\ \hat{i} + \sin(\omega t)\ \hat{j} \right]

dan sebagai konsekuensinya

\!\hat{r} = \cos(\omega t)\ \hat{i} + \sin(\omega t)\ \hat{j}

\!\vec{v} = \vec{\omega} \times \vec{r} = \omega r\ \left[ - \sin(\omega t)\ \hat{i} + \cos(\omega t)\ \hat{j} \right]

Dengan demikian dapat dibuktikan bahwa

\vec{F}_s = m \vec{\omega} \times (\vec{\omega} \times \vec{r} ) = m \vec{\omega} \times \vec{v}

= m (\omega \hat{k}) \times \left( \omega r\ \left[ - \sin(\omega t)\ \hat{i} + \cos(\omega t)\ \hat{j} \right] \right)

= m \omega^2 r \left[ - \sin(\omega t)\ \hat{j} - \cos(\omega t)\ \hat{i} \right]

= m \omega^2 r \left\{ - \left[ \sin(\omega t)\ \hat{j} + \cos(\omega t)\ \hat{i} \right] \right\}

= m \omega^2 r (-\hat{r}) = - m \omega^2 \vec{r}

seperti dituliskan sebelumnya, yang menunjukkan bahwa gaya sentripetal selalu menuju ke pusat lintasan lingkaran.

SUMBER : -GOOGLE

- http://physicsongames.blogspot.com

- http://tama28.multiply.com/journal?&page_start=20 (Indonesian people’s site –

Article)

- http://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_sentripetal