Gerak Melingkar

Gerak melingkar merupakan gerak benda yang lintasannya membentuk lingkaran. Banyak contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari, seperti gerakan komidi putar, gerak bandul yang diayunkan berputar, pelari yang mengelilingi lapangan berbentuk lingkaran, atau gerakan akrobatik di pasar malam "tong stan". Jika anda menggambar sebuah bangun berupa lingkaran, maka gerakan pena anda merupakan gerak melingkar. Pada bab ini kita akan mengenal besaran-besaran yang berlaku dalam gerak melingkar yaitu, frekuensi putaran, periode putaran, kecepatan linier, kecepatan sudut, dan percepatan sentripetal. Secara khusus kita akan membahas dua gerak melingkar yaitu gerak melingkar beraturan dan gerak melingkar berubah beraturan.

A. Gerak Melingkar Beraturan.

Benda dikatakan bergerak melingkar beraturan jika lintasannya berupa lingkaran dengan kelajuan tetap,.ingat bukan kecepatan tetap. Hal ini dapat dijelaskan melalui gambar berikut,

Pada gambar di atas kelajuan materi dititik A, B, C dan D bernilai sama atau tetap. Namun arahnya di setiap titik tersebut berbeda. Hal inilah yang membedakan antara laju dan kecepatan gerak benda melingkar. Kecepatan di A dengan arah ke atas, kecepatan di titik B arah ke kiri, kecepatan di titik C arah ke bawah dan kecepatan di D arah ke kanan.

Beberapa besaran pada gerak melingkar beraturan

1. Periode dan Frekuensi 
Periode (T) putaran sebuah benda didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk satu kali putaran. Jika untuk menempuh satu kali putaran diperlukan waktu 5 sekon maka boleh dikatakan periode putaran benda (T) tersebut adalah 5 sekon. Jika untuk menempuh n putaran diperlukan waktu selama t sekon, maka periode benda dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

Dimana : 
T = periode (sekon)
t  = waktu selama putaran (sekon)
n = banyaknya putaran
Frekuensi (f) adalah banyaknya putaran persatuan waktu. Jika sebuah roda berputar pada porosnya 10 kali putaran selama 5 sekon maka frekuensi perputaran roda tersebut sebesar 2 Hz. Jika untuk melakukan n putaran memerlukan waktu t sekon maka frekuensi dapat dinyatakan dalam persamaan :

Hubungan antara periode (T) dan frekuensi dinyatakan dalam persamaan berikut :

atau :

Contoh soal :
Sebuah materi melakukan gerak melingkar selama 5 menit. Jika dalam waktu tersebut , materi telah melakukan 600 putaran maka frekuensi dan periode putaran materi tersebut adalah....
Solusi :
Materi telah melakukan 600 putaran (n) selama 5 menit = 5 x 60 sekon = 300 sekon (t), maka :
a. f  = n/t  = 600/300 = 2 Hz
b. T = t/n  = 300/600 = 0,5 sekon
 atau untuk mencari T = 1/f, sehingga T = 1/2 sekon.


2. Kecepatan sudut dan kecepatan linier
Kecepatan sudut didefinisikan sebagai besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Dalam gerak melingkar beraturan, kecepatan sudut atau kecepatan anguler untuk selang waktu yang sama selalu konstan. Untuk partikel yang melakukan gerak satu kali putaran, berarti sudut yang ditempuh adalah 360 derajat atau 2 pi dan waktu yang diperlukan untuk satu kali putaran disebut satu periode (T). Maka kecepatan sudut dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Hubungan antara kecepatan sudut dengan kecepatan linier dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :

Karena 

                                                          

Maka :