Halo Greaters, pernahkah memperhatikan gerak jarum jam yang berputar? Itu adalah contoh benda dengan gerak melingkar beraturan. Jarum jam selalu berputar dengan melalui sudut yang sama, contohnya jarum detik menempuh 360° selama 1 menit. Namun, apa itu sebenarnya gerak melingkar beraturan? Nah, kali ini kita akan membahas tentang materi GMB. Simak baik-baik artikel di bawah ini ya!

Definisi Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak Melingkar Beraturan atau yang disingkat GMB adalah gerak melingkar yang mempunyai kecepatan sudut yang konstan/tetap. Gerak Melingkar merupakan gerak yang lintasannya membentuk lingkaran. Sedangkan kecepatan sudut atau disebut kecepatan anguler adalah sudut yang ditempuh oleh suatu titik yang bergerak di tepi lingkaran dalam jangka waktu tertentu. Arah kecepatan sudut GMB searah dengan arah kecepatan linearnya.

Kecepatan sudut gerak melingkar beraturan adalah tetap. Namun, arah kecepatan sudutnya berbeda karena gerak benda dipengaruhi oleh gaya yang mengubah haluan benda. Gaya seperti ini disebut gaya sentripetal karena arah kecepatan yang berbeda, maka arah percepatan berbeda pula pada GMB. Percepatan sentripetal adalah percepatan yang dipengaruhi oleh gaya sentripetal, arah percepatan ini selalu pergi ke titik pusat lingkaran tetapi besar percepatan sentripetal tetap sama karena tidak terjadi perubahan kecepatan pada sudut benda.

Ciri-Ciri Gerak Melingkar Beraturan (GMB) 

Sumber : Idschool.net

Karakteristik atau sifat ini dapat kamu gunakan sebagai acuan dalam memahami gerak melingkar beraturan (GMB). Berikut ini adalah sifat atau karakteristik yang dimiliki gerak melingkar beraturan. 

  1. Mempunyai lintasan yang berbentuk lingkaran.
  2. Diakibatkan oleh gaya sentripetal.
  3. Mempunyai kecepatan sudut yang tetap/konstan
  4. Mempunyai percepatan sentripetal yang berubah-ubah.

Besaran-Besaran Fisik pada Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

1. Sudut

Sudut adalah suatu besaran yang berwujud ruas garis dari satu titik pangkal antar posisi ke posisi lainnya. Dalam satuan internasioanal (SI), sudut dilambangkan dengan radian (rad), tetapi satuan yang sering digunakan biasanya adalah derajat. Satu lingkaran mempunyai sudut sebesar 360 derajat. Simbol yang dipakai untuk melambangkan sudut adalah theta (θ).

Rumus sudut dalam lingkaran:

  • 1 Lingkaran = 2π radian = 360 derajat
  • 1 radian = 360/2 derajat, sehingga
  • 1 radian = 180 derajat 

2. Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linear

  • Kecepatan Sudut atau Kecepatan Anguler
    Kecepatan sudut atau yang sering disebut kecepatan anguler adalah sudut yang ditempuh oleh suatu titik yang bergerak di tepi lingkaran dalam satuan waktu (t) yang tertentu. Dalam satuan internasional (SI) kecepatan sudut dilambangkan oleh rad per sekon (rad/s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kecepatan sudut yaitu omega (Ω atau ω).
  • Kecepatan Linear atau Kecepatan Tangensia
    Kecepatan Linear atau Kecepatan Tangensial adalah suatu suatu besaran fisika yang menjelaskan berapa kecepatan benda yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Dalam satuan internasional (SI), kecepatan linear dilambangkan dengan meter per sekon (m/s). Namun, dalam kehidupan sehari-hari di Indonesia, kita lebih sering menyebutnya kilometer per jam (km/jam). Kecepatan diperoleh dari hasil perkalian antara jarak tempuh dengan waktu tempuh. Simbol dari kecepatan adalah v (dengan huruf kecil). Rumus Kecepatan Sudut dan Kecepatan Linear, adalah v = ω × r

    Keterangan:
    v = kecepatan linear (m/s)
    ω = kecepatan sudut (rad/s)
    r = jari-jari (m) 

3. Percepatan Sudut dan Percepatan Linear

  • Percepatan Sudut atau Percepatan Anguler

    Sumber : Fisikabc.com

    Percepatan Sudut adalah perubahan kecepatan sudut pada satuan waktu (t) tertentu. Jika kecepatan sudut semakin bertambah, maka akan terjadi percepatan/penambahan kecepatan sudut sehingga percepatan sudut menjadi positif, sementara jika kecepatan sudutnya berkurang maka akan terjadi perlambatan/pengurangan kecepatan sehingga percepatan sudut menjadi negatif. Dalam satuan Internasional (SI), percepatan sudut dilambangkan radian per sekon kuadrat (rad/s²). Simbol yang dipakai untuk percepatan sudut yaitu alfa (α).
  • Percepatan Linear atau Percepatan Tangensial
    Percepatan linear atau percepatan tangensial adalah perubahan kecepatan pada benda yang disebabkan oleh gaya benda atau karena keadaan benda. Dalam satuan Internasional (SI), kecepatan dilambangkan dengan (m/s²). Simbol yang dipakai untuk percepatan linear adalah “a”. Apabila perubahan kecepatannya negatif/kecepatan benda menurun maka, disebut perlambatan (a = -). Sedangkan jika perubahan kecepatan positif/kecepatannya meningkat maka disebut percepatan (a = +). Rumus Percepatan Sudut dan Percepatan Linear:
    Δω = α × Δt
    a = ω² × r
    a = v² / r

    Keterangan:
    ω = kecepatan sudut (rad/s)
    α = percepatan sudut (rad/s²)
    a = percepatan linear (rad/s²)
    r = jari - jari (m)
    v = kecepatan linear (m/s) 

4. Waktu Tempuh

Besaran fisik gerakan melingkar beraturan selanjutnya adalah waktu tempuh atau waktu yang diperlukan oleh sebuah benda untuk berpindah dari satu posisi ke posisi yang lain dalam kecepatan tertentu. Dalam satuan Internasional (SI), Waktu Tempuh dilambangkan sekon (s), sedangkan simbol yang digunakan adalah t (ditulis huruf kecil). Waktu tempuh dapat dihitung dari hasil pembagian jarak dengan kecepatan.

5. Frekuensi dan Periode

  • Frekuensi
    Frekuensi adalah ukuran jumlah putaran ulang suatu kejadian dalam waktu tertentu. Dalam gerak melingkar, frekuensi ialah jumlah putaran yang dilakukan satu benda dalam satu detik. Dalam satuan internasional (SI), dinyatakan dengan Hertz (Hz). Simbol yang dipakai adalah f (dengan huruf kecil).
  • Periode
    Periode adalah waktu yang ditempuh dalam melakukan suatu peristiwa. Dalam gerak melingkar, periode adalah waktu yang dibutuhkan dalam menempuh satu lingkaran. Satuan yang digunakan untuk periode adalah detik atau sekon (s). Sedangkan simbol yang digunakan adalah T (dengan huruf besar).
    Rumus Frekuensi dan Periode adalah :
    T = 1/f  atau T = t/n
    f = 1/T  atau f = n/t

    Keterangan:
    T = periode, (s)
    f = frekuensi (Hz)
    t = waktu (s)
    n = banyaknya putaran

6. Radius

Sumber : Rumusrumus.com

Radius atau yang disebut sebagai jari – jari lingkaran adalah garis yang menghubungkan titik pusat dengan bagian terluar dari lingkaran. Satuan yang dipakai untuk radius seperti meter (m), centimeter (cm), kilometer (km), dll. Simbol yang digunakan untuk radius adalah r (dengan huruf kecil).

Rumus Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

θ = ω × t

ω = θ/t = 2π/T = 2π × f

T = 2π × ω

Keterangan:

θ = sudut (rad) 

ω = kecepatan sudut (rad/s) 

t = waktu (s) 

π = 22/7 = 3,14

T = periode (s) 

f = frekuensi (Hz) 

Contoh Soal dan Pembahasan Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

  1. Apabila sebuah roda katrol melakukan 30 putaran tiap empat menit, maka frekuensi dan kecepatan sudut roda adalah …
    Pembahasan :
    f = n/t = 120/240 = 0,5 Hz
    ω = 2πf = π = 3,14 rad/s
  2. Sebuah kipas angin berputar sebanyak 1.200 kali tiap 1 menit. Berapakah periode dan frekuensi putaran kipas angin tersebut?
    Pembahasan:
    T = t/n = 60/1200 = 0,05 s
    F = n/t = 1200/60 = 20 Hz
  3. Sebuah roda sepeda berputar dengan kelajuan linear 2,8 m/s. Jari-jari roda tersebut 14 cm. Berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh satu putaran penuh?
    Pembahasan :
    Diketahui : v = 2,8 m/s dan r = 14 cm = 0,14 m
    Ditanya : T (periode)?
    Dijawab :
    ω = v / r = 2,8 / 0,14 = 20 rad /s
    ω = 2π / T
    T = 20 / 2π
    T = 1 / 3,14 sekon

Nah Greaters, demikianlah materi gerakan melingkar beraturan di bidang fisika. Seperti materi dalam fisika yang lain. Bab ini juga tak lepas dari kegiatan sehari-hari kita. Mulai dari hal - hal yang sederhana seperti gerakan jarum jam. Sebenarnya, fisika itu tidak susah jika ada niat dalam diri untuk mempelajari karena sebenarnya yang dipelajari juga ada di sekeliling kita. Semoga artikel ini bermanfaat, ya! Selamat belajar!

Sumber gambar utama : Unsplash.com
Penulis : Prokonten

Baca juga Kenali Materi Dasar Elastisitas dalam Ilmu Fisika