Jelaskan pengertian frekuensi dalam gerak melingkar

Jakarta -

Dalam ilmu fisika, kita mempelajari berbagai macam gerak salah satunya gerak melingkar. Gerak ini memiliki dua besaran, yakni sudut dan linear.

Gerak melingkar adalah gerak pada benda yang melintas di lintasan berbentuk lingkaran. Mobil yang menikung, gerak kincir angin, atau gerak bulan mengelilingi bumi adalah contoh gerak melingkar.

Penggunaan prinsip gerak melingkar pun banyak dimanfaatkan untuk penggunaan mesin-mesin di pabrik atau kendaraan. Tanpa kita sadari, gerak melingkar sudah mempermudah pekerjaan manusia saat beraktivitas.

Untuk memahami lebih jauh tentang gerak melingkar, simak penjelasan berikut tentang jenis, besaran, hingga rumus gerak melingkar yang perlu kamu ketahui.

Besaran Gerak Melingkar

Dikutip dari Modul Fisika Gerak Melingkar yang disusun oleh Neny Else Josephine, gerak melingkar memiliki dua besaran yaitu besaran sudut (anguler) dan besaran linear (tangensial), berikut penjelasan lengkapnya:

Besaran sudut adalah besaran yang arah kerjanya melingkar dan membentuk sudut tertentu (pada besaran vektor). Besaran sudut pada gerak melingkar yaitu periode, frekuensi, posisi sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut.

Besaran linear adalah besaran yang arah kerjanya lurus atau tidak membentuk sudut. Besaran linear pada gerak melingkar adalah jari-jari, panjang lintasan, kecepatan linear, percepatan tangensial, percepatan sentripetal dan percepatan total.

Jenis Gerak Melingkar

Masih dari sumber yang sama, gerak melingkar terbagi menjadi dua yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB)

• Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar dengan kecepatan sudut konstan. Ciri khas gerak melingkar yaitu kelajuan linier tetap namun kecepatan liniernya tidak konstan. Pada GMB kita mengenal percepatan sentripetal yang berarah ke pusat lingkaran.

• Gerakan melingkar berubah beraturan (GMBB) adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut tetap. Pada GMBB dikenal percepatan sentripetal dan percepatan tangensial. Untuk memahami kedua gerak melingkar ini, kamu perlu memahami besaran gerak melingkar.

Rumus Gerak Melingkar

Dari penjelasan di atas, perlu diketahui ada banyak komponen gerak melingkar yang dapat kita cari menggunakan rumus-rumus berikut ini:

• Periode Gerak Melingkar yaitu waktu yang digunakan suatu objek ketika melakukan satu putaran. Rumus gerak melingkar untuk mencari periode adalah T = waktu / jumlah putaran atau T = t / n.

• Frekuensi Gerak Melingkar yaitu jumlah putaran yang dilakukan suatu objek dalam satuan waktu. Rumusnya adalah f = jumlah putaran / waktu atau f = n/t.

Dari dua persamaan tersebut diketahui hubungan antara periode dan frekuensi yaitu T = 1 / f. Dimana T adalah periode (sekon), f adalah frekuensi (hertz atau Hz).

• Rumus Kecepatan Sudut pada gerak melingkar dapat kita cari dengan rumus sebagai berikut ω = 2 π f atau ω = 2 π / T. Dimana π adalah 22/7 atau 3,14 lalu f adalah frekuensi dan T adalah periode.

• Rumus Kecepatan Linier pada gerak melingkar yaitu v = s / t atau v = 2 π r f. Dimana s adalah keliling lingkaran, v adalah kecepatan linear (m/s), f adalah frekuensi.

Contoh Soal Gerak Melingkar

Sebuah balok kecil berada di tepi meja putar yang berjari-jari 0,4 m. Mula-mula meja berputar dengan kecepatan sudut 20 rad/s. Karena mengalami percepatan maka kecepatan sudutnya berubah menjadi 50 rad/s setelah bergerak selama 15 s. Berapakah kecepatan linear awal dan akhir balok tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

R = 0,4 mω0 = 20 rad/sω = 50 rad/s

t = 15 s.

Ditanya: kecepatan linear awal (v0) dan kecepatan linear akhir (v), maka:

v0 = ω0 × Rv0 = 20 × 0,4

v0 = 8 m/s

v = ω × Rv = 50 × 0,4

v = 20 m/s

Demikian penjelasan jenis, besaran, rumus, dan contoh soal gerak melingkar yang perlu kamu pahami. Semoga bermanfaat ya detikers!

Simak Video "Kocak! Saat Puluhan Kambing Ikut 'Lomba Gerak Jalan' di Lumajang"

Halo Sobat Zenius! Kali ini gue akan membahas rangkuman gerak melingkar Fisika Kelas 10, yaitu materi gerak melingkar berubah beraturan, rumus & contoh soalnya. 

Sebenernya, secara gak sadar materi ini sering elo dan gue jumpai di kehidupan sehari-hari lho. Misalnya nih, kalo elo pernah memperhatikan putaran jarum jam. Nah, jarum tersebut terus berputar untuk menentukan waktu (kecuali kalau baterai jam tersebut mati ya, pasti bakal berhenti kok). 

Selain itu, elo tau kan kalau bulan itu bergerak mengelilingi bumi? Atau kalo elo pernah bermain bola kecil yang digantung pada tali, kemudian elo putar talinya.

Nah, semua perputaran tersebut membentuk lintasan dan memiliki pusat di tengahnya. Dan ternyata, masing-masing dari lintasan itu memiliki besaran sudut tersendiri lho.

Di artikel kali ini, gue akan membahas itu dalam rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10. 

Mulai dari pengertian gerakan melingkar, cara perhitungannya, dan yang paling penting ada contoh soal gerak melingkar lengkap dengan pembahasannya. 

Gimana, udah siap? Yuk, langsung baca materi gerak melingkar bawah ini!

Apa Itu Gerak Melingkar?

Sebelum lebih jauh membahas tentang materi gerak melingkar berubah dan beraturan Fisika kelas 10, ada baiknya elo memahami dasarnya dulu. 

Dimulai dari mengenal pengertiannya. Jadi, gerak melingkar atau disebut juga gerak sirkuler adalah pergerakan suatu benda yang membentuk lintasan berupa lingkaran dengan satu sumbu atau titik tetap di tengahnya.

Coba deh elo bayangkan, kira-kira ada faktor apa aja yang membuat suatu benda mengalami gerak melingkar. 

Iya betul, gaya. 

Suatu gerakan bisa berputar, karena ada gaya yang bisa membelokkannya menuju pusat atau sumbu lintasan lingkaran tersebut, gaya ini disebut dengan gaya sentripetal (Fs). 

Nah, di pembahasan ini, elo juga akan mengenal tentang istilah lainnya seperti:

• frekuensi (f), 
• periode (T), 
• kecepatan linear (v), 
• percepatan sudut (α), 
• perpindahan sudut (ϴ) dan 
• kecepatan sudut (ω).

Nah, supaya lebih jelas, coba pahami pengertiannya di bawah ini:

• Frekuensi (f): banyak putaran yang dihasilkan setiap satu detik.
• Periode (T): waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu putaran penuh.
• Kecepatan linear (v) atau kecepatan tangensial: hubungan panjang lintasan linear yang harus ditempuh benda dengan setiap selang waktu tempuhnya.
• Percepatan sudut (α): laju perubahan kecepatan sudut terhadap waktu.
• Perpindahan sudut (Δϴ): sudut benda yang bergerak secara melingkar dalam selang waktu tertentu.
• Kecepatan sudut (ω): besar sudut yang ditempuh benda dalam setiap satuan waktu.

Nah, karena sekarang elo udah mengenal pengertian dari gerak melingkar berubah beraturan dan yang beraturan. 

Sekarang gue akan bahas mengenai berbagai rumus dalam materi ini termasuk rumus gerak melingkar berubah beraturan. 

Tapi sebelum lanjut ke bagian selanjutnya, gue punya informasi penting nih. 

Elo tau gak sih kalo elo ternyata bisa latihan soal tentang GMB dan GMBB lengkap dengan penjelasan komprehensif dalam bentuk video dari tutor-tutor professional. 

Dan selain materi Fisika, elo juga bisa belajar berbagai mata pelajaran. Caranya gampang banget, elo tinggal download aplikasi Zenius dan login dengan klik banner di bawah ini.  

Download Aplikasi Zenius

Tingkatin hasil belajar lewat kumpulan video materi dan ribuan contoh soal di Zenius. Maksimaln persiapanmu sekarang juga!

Jenis dan Rumus Gerak Melingkar

Sebelumnya gue udah sempet mention kalau materi ini punya nama materi gerak melingkar berubah dan beraturan Fisika kelas 10.

Nah, sama seperti namanya gerak melingkar itu terdiri dari dua jenis, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).

Rumus Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah gerakan melingkar yang memiliki kecepatan sudut (ω) tetap, dengan kata lain berarti percepatan sudutnya 0. 

Hal ini dikarenakan arah kecepatan sudutnya sama dengan arah putaran partikel. 

Oh iya, percepatan di sini disebut dengan percepatan sentripetal yang fungsinya adalah mengubah arah kecepatan linearnya, tapi gak mengubah besarannya.

Berikut ini adalah rumus percepatan sentripetal pada gerak melingkar beraturan (GMB):

Keterangan:

as: percepatan sentripetal (ms2)
v: kecepatan linear atau tangensial (ms)
r: jari-jari lintasan (m)
ω: kecepatan sudut (rad/s)

Elo perlu ingat, bahwa semakin besar kecepatan linear atau tangensialnya, maka akan semakin besar pula nilai percepatan sentripetalnya. 

Oh iya, arah vektor pada percepatan sentripetal ini menuju pusat lingkaran atau sumbunya ya, tapi vektor kecepatan linearnya lurus. 

Selain itu, kecepatan sudut akan searah dengan putaran benda. Vektor percepatan dan kecepatan linear saling tegak lurus, itulah mengapa percepatan sentripetal dengan kecepatan linear gak sama. 

Begitu pun dengan arah percepatan sentripetal dan kecepatan sudutnya. Karena percepatan sentripetal memiliki arah yang selalu menuju pusat lingkaran atau sumbunya, sedangkan kecepatan sudut sesuai dengan arah putaran benda.

Nah, selanjutnya elo bisa memahami hubungan sudut, kecepatan sudut, frekuensi dan periode pada GMB sehingga menghasilkan rumus-rumus sebagai berikut:

Nah, kalau udah tau mengenai hubungan mereka, gimana kalau elo mau mencari kecepatan sudut dengan menggunakan rumus kecepatan sudut gerak melingkar?

Dalam GMB kecepatan sudut didapatkan dari hubungan panjang lintasan linear yang harus ditempuh benda dengan setiap selang waktu tempuhnya (v) dibagi dengan jari-jari (r).

Perlu elo ingat juga kalau jumlah putaran tiap waktu pada gerak melingkar beraturan disebut frekuensi. Lebih tepatnya frekuensi ini adalah banyaknya putaran yang ditempuh tiap detik. 

Sedangkan periode adalah waktu yang dibutuhkan suatu benda untuk berputar satu putaran penuh. 

Misalnya ada soal GMB yang menanyakan putaran dalam satu menit, artinya elo tinggal cari frekuensi terus dikali 60 detik (second).

Rumus Gerak 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 begitu GMBB bisa dibilang 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 searah dengan percepatannya. Sebaliknya, kecepatan akan menurun ketika berlawanan dengan perubahan percepatannya.

Kalau pada GMB percepatan dinamakan sentripetal, lain halnya dengan GMBB yang percepatannya dinamakan dengan percepatan tangensial. 

Pada percepatan tersebut terjadi perubahan besar kecepatan linear secara beraturan. Arahnya bisa sama atau berlawanan dengan arah kecepatan linear. Begini persamaan percepatan tangensial pada GMBB:

αt = α.r

Secara sistematis, rumus gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) adalah sebagai berikut:

Keterangan:

ϴ : besar sudut lintasan melingkar yang ditempuh.
ωt : kecepatan sudut akhir.
ωo : kecepatan sudut awal.
α : percepatan sudut.
t : waktu tempuh.

Contoh Soal dan Pembahasan

Nah, karena elo udah membaca mengenai rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10. Rasanya kurang afdol kalo gak ada contoh soal gerak melingkar beraturan dan berubah beraturan. 

Udah gak sabar kan? Langsung aja siapkan alat tulis supaya bisa langsung praktik mengerjakan soalnya, yuk!

Contoh soal 1

Sebuah benda bergerak melingkar dengan percepatan sudut 2 rad/s2. Jika mula-mula benda diam, tentukan kecepatan sudut benda setelah 2 sekon dan sudut tempuh setelah 5 sekon!

Pembahasan 1

Contoh soal 2

Perhatikan gambar di bawah ini! Tentukan kecepatan sudut roda kedua!

Oke, itu tadi penjelasan gue tentang rangkuman gerak melingkar Fisika kelas 10 dan contoh soalnya. 

Meskipun mungkin materi ini adalah materi yang baru elo pelajari di SMA kelas 10, pastikan elo memahami konsepnya dan rumus gerak melingkar ini yah. Soalnya elo akan menemukan materi ini lagi di kelas 12 atau bahkan diujikan di UTBK SBMPTN.

Kalo elo pengen belajar materi Fisika lain, Zenius punya segudang materi dan contoh soal lengkap dengan pembahasan dari para tutor Fisika profesional. Kalo penasaran langsung klik banner di bawah ya!

Dan semisal elo ingin mempelajari materi yang satu ini lebih dalam lagi, elo bisa banget belajar lewat video pembahasan dari Zenius.

Untuk mengaksesnya, elo tinggal klik banner di bawah ini, ya! Kemudian, ketikkan materi pelajaran yang ingin elo pelajari di kolom pencarian.

Baca Juga Artikel Fisika Lainnya

Gerak Parabola

Gelombang Cahaya

Gelombang Mekanik

Originally Published: March 31, 2021
Update by: Sabrina Mulia Rhamadanty