▷ Gerak Melingkar Seragam (MCU)

Artikel ini menjelaskan apa itu gerak melingkar beraturan (atau gerak melingkar beraturan) dalam fisika. Nah, kamu akan mengetahui apa saja ciri-ciri gerak melingkar beraturan dan rumus gerak melingkar beraturan.

Apa itu gerak melingkar beraturan (UCM)?

Dalam fisika, gerak melingkar beraturan (UCM) , disebut juga gerak melingkar beraturan , adalah gerak yang digambarkan oleh suatu benda yang berputar pada suatu sumbu dengan kecepatan sudut dan jari-jari konstan. Oleh karena itu, suatu benda yang melakukan gerak melingkar beraturan mempunyai lintasan melingkar.

Misalnya, orbit satelit yang mengorbit Bumi dapat dianggap sebagai gerak melingkar beraturan (UCM). Demikian pula, seseorang yang duduk di atas bianglala, roda mobil, atau kipas angin yang berputar dengan kecepatan sudut konstan juga merupakan contoh gerak melingkar beraturan.

Ciri-ciri gerak melingkar beraturan

Ciri-ciri gerak melingkar beraturan adalah:

Ciri utama gerak melingkar beraturan (UCM) adalah kecepatan sudut (ω) yang konstan. Dengan kata lain, benda bergerak yang menggambarkan gerak melingkar beraturan berputar dengan kecepatan sudut yang tidak mengubah nilainya.
Kecepatan benda (v) yang melakukan gerak melingkar beraturan bersinggungan dengan lintasan melingkar. Inilah sebabnya mengapa disebut kecepatan tangensial atau kecepatan linier.
Percepatan sentripetal (atau percepatan normal) adalah komponen vektor percepatan ponsel yang menyebabkan perubahan arah kecepatannya sehingga menyebabkan lintasan melingkar. Percepatan sentripetal (a _c ) tegak lurus terhadap kecepatan tangensial dan mengarah ke pusat lintasan melingkar.
Percepatan sudut (α) dan percepatan tangensial ( _di ) suatu benda bergerak yang melakukan gerak melingkar beraturan adalah nol, karena kecepatan tangensialnya konstan.
Pada gerak melingkar beraturan, periode (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk menyelesaikan satu putaran. Sebaliknya, frekuensi (f) adalah jumlah putaran yang dilakukan benda per satuan waktu.

Rumus Gerak Melingkar Seragam

Setelah melihat pengertian gerak melingkar beraturan dan ciri-cirinya, kita akan melihat rumus apa saja yang memungkinkan kita menyelesaikan latihan untuk jenis gerak tersebut.

Perpindahan sudut

Perpindahan sudut adalah sudut perpindahan suatu benda yang melakukan gerak melingkar beraturan. Oleh karena itu, perpindahan sudut sama dengan selisih antara posisi sudut akhir dan posisi sudut awal.

$\Delta\theta=\theta_f-\theta_i$

Demikian pula, perpindahan sudut dapat dihitung dengan membagi perpindahan linier dengan jari-jari lintasan melingkar:

$\Delta\theta =\cfrac{\Delta s}{r}$

Emas:

$\Delta \theta$

adalah perpindahan sudut.
$\theta_f$

adalah posisi sudut terakhir.
$\theta_i$

adalah posisi sudut awal.
$\Delta s$

adalah pergeseran linier.
$r$

adalah jari-jari lintasan gerak melingkar beraturan.

➤ Lihat: Contoh soal perpindahan sudut

Kecepatan sudut

Kecepatan sudut gerak melingkar beraturan sama dengan perpindahan sudut (Δθ) dibagi variasi waktu (Δt). Jadi, rumus mencari kecepatan sudut MCU adalah:

$\omega=\cfrac{\Delta \theta}{\Delta t}=\cfrac{\theta_f-\theta_i}{t_f-t_i}$

Emas:

$\omega$

adalah kecepatan sudut.
$\Delta \theta$

adalah pertambahan posisi sudut.
$\Delta t$

adalah pertambahan waktu.
$\theta_f$

adalah posisi sudut terakhir.
$\theta_i$

adalah posisi sudut awal.
$t_f$

adalah momen terakhir.
$t_i$

adalah momen awal.

➤ Lihat: Contoh nyata kecepatan sudut

kecepatan tangensial

Kecepatan tangensial (atau kecepatan linier) perangkat seluler yang menggambarkan gerak melingkar beraturan sama dengan kecepatan sudut dikalikan jari-jari lintasan melingkar. Rumus untuk menghitung kecepatan tangensial adalah sebagai berikut:

$v=\omega \cdot r$

Emas:

$v$

adalah kecepatan tangensial.
$\omega$

adalah kecepatan sudut.
$r$

adalah jari-jari lintasan gerak putar.

➤ Lihat: Contoh nyata kecepatan tangensial

Percepatan sentripetal

Percepatan sentripetal (atau percepatan normal) sama dengan kuadrat kecepatan tangensial dibagi jari-jari lintasan. Demikian pula percepatan sentripetal juga dapat dihitung dengan mengalikan kuadrat kecepatan sudut dengan jari-jari lintasan.

$a_c=\cfrac{v^2}{r}=\omega^2\cdot r$

Emas:

$a_c$

adalah percepatan sentripetal (atau percepatan normal).
$v$

adalah kecepatan tangensial.
$r$

adalah jari-jari lintasan gerak melingkar.
$\omega$

adalah kecepatan sudut.

➤ Lihat: Contoh nyata percepatan sentripetal

Periode dan frekuensi

Pada gerak melingkar beraturan, periode adalah waktu yang diperlukan benda bergerak untuk menyelesaikan satu putaran. Di sisi lain, frekuensi adalah jumlah putaran yang dilakukan benda per satuan waktu.

Oleh karena itu periode dan frekuensi berbanding terbalik:

$T=\cfrac{1}{f}$

Selain itu, kecepatan sudut, periode, dan frekuensi gerak melingkar beraturan dihubungkan secara matematis dengan rumus berikut:

$\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f$

Emas:

$\omega$

adalah kecepatan sudut.
$T$

adalah intinya.
$f$

adalah frekuensinya.

Posisi dalam koordinat kartesius

Posisi suatu benda bergerak yang menggambarkan gerak melingkar beraturan juga dapat dinyatakan dalam koordinat Kartesius, yang menggunakan persamaan parametrik berikut:

$\begin{cases}x=r\cdot \text{cos}(\theta)\\[2ex]y=r\cdot \text{sin}(\theta)\end{cases}$