Kecepatan Linear (Tangensial) Gerak Melingkar

Definisi dan Rumus Kecepatan Linear (Tangensial) Gerak Melingkar Beserta Contoh Soal dan Pembahasannya

Dalam gerak melingkar, kita tentunya, juga akan menjumpai besaran fisika kecepatan. kecepatan pada gerak melingkar sedikit berbeda dengan gerak lurus. Akan tetapi, pada prinsipnya kecepatan pada gerak melingkar identik dengan kecepatan pada gerak lurus beraturan. Lalu seperti apakah kecepatan pada gerak melingkar tersebut?

Dalam kinematika, besaran kecepatan selalu berhubungan dengan kelajuan. Ada baiknya kalian perlu tahu dahulu perbedaan kelajuan dan kecepatan pada gerak melingkar sebelum beranjak ke konsep dan rumus kecepatan. Untuk itu perhatikan gambar di atas. Sebuah partikel bergerak pada lintasan sepanjang busur lingkaran berjari-jari R.

Saat berada di titik A, partikel memiliki kecepatan v₁. Kemudian, partikel bergerak hingga ke titik B dengan kecepatan v₂. Kelajuan partikel di titik A dan titik B sama besarnya, tetapi kecepatannya tidak sama. Hal ini disebabkan kecepatan merupakan besaran vektor.

Pada gambar di atas juga terlihat bahwa arah kecepatan partikel di posisi A berbeda dengan arah kecepatan partikel ketika berada di posisi B. Jadi walaupun nilai v₁ sama besarnya dengan nilai v₂, tetapi arah kecepatan partikel di setiap titik pada lintasan gerak melingkar tidak akan sama.

Jika kalian sudah memahami perbedaan kelajuan dengan kecepatan pada gerak melingkar saatnya kita bahas konsep dan rumus kecepatan pada gerak melingkar. Perhatikan gambar ke-2 di atas. Gambar tersebut adalah gambar diagram lintasan pada benda yang melakukan gerak melingkar. 

Pada saat t₀ = 0, anggaplah benda berada pada posisi A. Setelah bergerak selama t sekon, benda menempuh jarak sepanjang busur s. Nah, panjang busur s yang ditempuh dalam selang waktu tertentu ini disebut dengan kecepatan linier atau kecepatan tangensial. Arah kecepatan linear akan selalu menyinggung lingkaran. Sehingga dapat kita simpulkan pengertian dari kecepatan linear sebagai berikut

  

Kecepatan linear atau kecepatan tangensial adalah kecepatan yang dimiliki benda ketika bergerak melingkar dengan arah menyinggung lintasan putarnya dengan kata lain arah kecepatan linear akan selalu tegak lurus (90o) dengan jari-jari lingkaran.

Dari keterangan di atas, maka kecepatan linier pada gerak melingkar dapat dirumuskan sebagai berikut:

v	=	panjang busur (s)
		waktu (t)

Kecepatan tangensial dalam gerak melingkar menyatakan kecepatan benda untuk berputar satu kali putaran penuh. Kita tahu bahwa untuk berputar satu kali putaran penuh, panjang busur (s) yang ditempuh benda sama dengan keliling lingkaran. Sehingga besar kecepatan linear untuk berputar satu kali putaran penuh dapat dicari dengan persamaan berikut:

v	=	Keliling lingkaran
		waktu

Sementara itu, waktu yang diperlukan untuk menempuh satu kali putaran adalah periode (T), sehingga besar kecepatan linier atau tangensial dapat dicari dengan rumus sebagai berikut:

v	=	2πR	…………pers. (1)
		T

Dalam fisika, besarnya kecepatan linear disebut juga dengan laju linear. Kemudian kita tahu bahwa nilai dari 1/T = f maka persamaan 1 di atas dapat kita tulis kembali menjadi persamaan berikut

v

=

2πRf

…………pers. (2)

Keterangan:

v = kecepatan linear (m/s)

R = jari-jari lingkaran (m)

T= periode (s)

f = frekuensi (Hz)

Kedua Rumus kecepatan linear di atas dapat kalian pergunakan untuk menyelesaikan persoalan fisika yang berhubungan dengan kecepatan linear atau kecepatan tangensial, periode dan frekuensi pada gerak melingkar. Untuk memahami penggunaan rumus tersebut coba kalian pahami contoh soal tentang kecepatan linear beserta cara penyelesaiannya berikut ini.

#Contoh Soal 1

Sebuah batu diikat dengan seutas tali, kemudian diputar sehingga bergerak melingkar beraturan dengan jari-jari lingkaran 2 m. Batu melakukan ½ kali putaran tiap detiknya. Berapakah periode kecepatan linear batu tersebut?

Jawab

Diketahui R = 2 m dan f = ½ kali

Periode T  = 1/f

T  = 1/½

T  = 2 sekon

Dengan menggunakan persamaan 1, maka kecepatan linear dapat kita tentukan sebagai berikut:

v = 2πR/T

v = (2 × 3,14 × 2)/2

v = 6,28

Jadi kecepatan linear batu tersebut adalah 6,28 m/s.

#Contoh Soal 2

Sebuah roda sepeda diputar sebanyak 10 kali putaran tiap 1 detik dengan kecepatan tangensial 18 m/s. Tentukan panjang diameter roda sepeda tersebut.

Jawab

Diketahui:

f = 10 hertz

v = 18 m/s

dengan menggunakan persamaan 2 kita peroleh

v = 2πRf

R = v/2πf

R = 18/(2 × 3,14 × 10)

R = 18/62,8

R = 0,287 m

Oleh karena jari-jari sebuah lingkaran adalah setengah dari diameter, maka

R = ½ d

d = 2R

d = 2 × 0,287 m

d = 0,574 m = 5,74 cm

jadi, diameter roda sepeda tersebut adalah 5,74 cm.