Gaya Sentripetal Pada Gerak Melingkar

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering meihat benda-benda yang bergerak dengan lintasan melingkar. Bahkan kita dengan mudah membuat benda supaya bergerak dengan lintasan berputar. Misalnya mengikat sebuah batu kecil atau benda lainnya dengan seutas tali, kemudian benda tersebut diputar-putar di depan badan kamu. 

Mengapa beban itu dapat bergerak melingkar? Hal ini disebabkan karena benda yang diputar tersebut memiliki percepatan menuju ke arah pusat lingkaran yang dikenal dengan nama percepatan sentripetal, seperti gambar di bawah ini. Percepatan sentripetal ini terjadi karena adanya pengaruh gaya yang arahnya ke pusat lingkaran. Gaya ke pusat inilah yang disebut dengan nama gaya sentripetal.

Percepatan sentripetal menuju pusat lingkaran

Jadi untuk memahami konsep gaya sentripetal ini, kamu harus paham dengan konsep percepatan sentripetal pada gerak melingkar.

Sesuai dengan hukum II Newton, yang menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda yang bergerak sebanding dengan percepatannya. Hubungan ini juga berlaku pada gerak melingkar. Gaya sentripetal F_s yang bekerja pada gerak benda yang melingkar akan menimbulkan percepatan yang diberi nama percepatan sentripetal. Besar percepatan sentripetal ini memenuhi hubungan berikut.

F_s = m.a_s

Persamaan untuk percepatan sentripetal a_s= v²/R (silahkan baca postingan tentang percepatan sentripetal), maka persamaannya menjadi:

F_s = m.v²/R

Hubungan antara kecepatan sudut dengan kelajuan linier yakni v = ωR, maka persamaan untuk gaya sentripetal menjadi:

F_s = mω²R

Jadi persamaan untuk gaya sentripetal dapat dituliskan dengan persamaan:

F_s = m.a_s

F_s = m.v²/R

F_s = mω²R

dengan:

F_s = gaya sentripetal (N)

a_s = percepatan sentripetal (m/s²)

v = kecepatan linier (m/s)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

R = jari-jari lintasan (m)

Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang gaya sentripetal pada gerak melingkar, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal

Sebuah mobil bermassa 500 kg melintasi jalan bundar yang berjari-jari 20 m. Mobil tersebut dapat melintas dengan kecepatan 72 km/jam dalam keadaan aman. Tentukan percepatan dan gaya sentripetal yang dialami mobil.

Penyelesaian:

m = 500 kg

R = 20 m

v = 72 km/jam = 20 m/s

Percepatan sentripetal yang dialami mobil yakni:

a_s = v²/R

a_s = (20 m/s)²/(20 m)

a_s = 20 m/s²

Sedangkan gaya sentripetal yang dialami oleh mobil yakni:

F_s = m.a_s

F_s = (500 kg).(20 m/s²)

F_s = 10.000 N

Jadi percepatan dan gaya sentripetal yang dialami oleh mobil tersebut adalah a_s = 20 m/s² dan 10.000 N

Demikian pembahasan gaya sentripetal pada gerak melingkar. Mohon maaf bila ada kata atau perhitungan yang salah dalam postingan ini. Jika ada permasalahan dalam memahami materi ini silahkan tanyakan pada kolom komentar. Kita pasti bisa.