Gerak Melingkar Beraturan (GMB): Besaran, Rumus, dan Contoh Soal | Fisika Kelas 10

Yuk, belajar tentang Gerak Melingkar Beraturan atau yang biasa disingkat GMB! Mulai dari pengertian, besaran dan rumus, hingga contoh soalnya!

—

Siapa yang gemar naik bianglala? Seru banget nggak sih, kita jadi bisa melihat seluruh kota dari atas ketinggian. Tapi, pernah nggak kamu perhatiin, kalau bianglala itu memiliki lintasan yang melingkar, lho! Sama halnya seperti lintasan komedi putar, lintasan mobil yang sedang berputar di bundaran, atau lintasan jarum jam. Nah, dalam ilmu fisika, gerak suatu benda yang lintasannya berupa lingkaran, baik lingkaran penuh maupun lingkaran tidak penuh, disebut sebagai Gerak Melingkar.

Gerak Melingkar dibagi menjadi dua macam, yakni Gerak Melingkar Beraturan (GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB). Kali ini, kita akan fokus membahas GMB terlebih dahulu, ya!

Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan melingkar dengan kecepatan atau kelajuan yang tetap. GMB merupakan jenis gerak yang mirip, namun tidak sama dengan Gerak Lurus Beraturan (GLB). Perbedaannya terdapat pada jenis lintasannya. Pada GMB, lintasannya melingkar, sedangkan pada GLB, lintasannya lurus.

Contohnya seperti gerak jarum jam. Jarum jam itu bergerak melingkar dengan kecepatan yang tetap, nggak ngebut-ngebut apalagi berhenti mendadak, karena berjalannya waktu itu tetap alias sama saja dari hari ke hari. Dalam 1 hari ada 24 jam, dalam 1 jam ada 60 menit, dan dalam 1 menit ada 60 detik. Kalau jarum jam memiliki kecepatan yang nggak konstan (berubah-ubah), nanti 1 hari bisa jadi 50 jam, lho! Hayoo, bingung nggak tuh?

Contoh lain dari GMB yaitu gerak yang terjadi pada bianglala dan komedi putar. Biasanya, bianglala dan komedi putar akan bergerak dengan kecepatan yang tetap, supaya antara 1 sesi dengan sesi lainnya, memakan waktu yang sama. Selain itu, kecepatan gerakan bianglala dan komedi putar memang sengaja dibuat konstan untuk menghindari bahaya yang bisa terjadi. Coba bayangin deh, kalau kamu naik bianglala, tapi kecepatannya berubah-ubah. TBL TBL TBL nggak sih, alias takut baaaanget loochhh..

Besaran dan Rumus pada Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Pada Gerak Melingkar Beraturan, terdapat beberapa besaran yang perlu kamu tahu. Mulai dari kecepatan tangensial, percepatan tangensial, kecepatan sudut, hingga percepatan sentripetal. Kita bahas satu per satu, ya!

Kecepatan Tangensial dan Percepatan Tangensial

Pada GMB, bendanya itu bergerak dengan kecepatan tangensial yang konstan (tetap) alias tidak berubah-ubah, sehingga percepatan tangensialnya bernilai 0 (nol).

Kecepatan tangensial (v) adalah kecepatan yang selalu menyinggung lintasan dan tegak lurus dengan jari-jari lintasan. Sedangkan percepatan tangensial (a_t) adalah percepatan yang sejajar dengan lintasan.

Meskipun nilai kecepatan tangensialnya tetap, tetapi vektor (arah) dari kecepatan tangensialnya berubah setiap saat atau tidak tetap.

Baca juga: Rumus-Rumus Gerak Parabola beserta Contoh Soal

Frekuensi Sudut (Kecepatan Sudut)

Kenapa kecepatan tangensial pada GMB tetap? Hal ini disebabkan oleh kecepatan sudut yang juga tetap. Kecepatan sudut atau frekuensi sudut (ω) adalah besarnya sudut yang ditempuh tiap detiknya. Kecepatan sudut ini nilainya tetap karena arah kecepatan sudut sama dengan arah putaran benda.

Untuk menghitung nilai kecepatan sudut, kamu bisa menggunakan rumus berikut.

Percepatan Sentripetal

Meskipun tadi sudah disebutkan bahwa percepatan tangensialnya bernilai nol, tetapi GMB tetap memiliki percepatan, lho! Namanya percepatan sentripetal.

Percepatan sentripetal (a_s) adalah percepatan yang tegak lurus dengan kecepatan tangensial, selalu mengarah ke pusat lintasan, dan hanya mengubah arah kecepatan (tidak dengan besarnya).

Berdasarkan gambar di atas, dapat dilihat bahwa vektor (arah) percepatan sentripetal (a_s) selalu menuju ke pusat lingkaran. Sedangkan vektor kecepatan tangensial (v) arahnya lurus. Sementara itu, vektor kecepatan sudut (ω) searah dengan putaran benda. Jadi, ketiganya memiliki arah yang berbeda-beda.

Selain itu, berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan tangensialnya, maka akan semakin besar pula percepatan sentripetalnya.

Periode dan Frekuensi

Pada Gerak Melingkar, terdapat dua besaran lain selain yang sudah disebutkan di atas, yakni periode dan frekuensi. Periode adalah waktu yang diperlukan untuk berputar satu putaran penuh. Sedangkan frekuensi adalah banyaknya putaran yang ditempuh oleh suatu benda selama 1 detik. Rumus periode dan frekuensi bisa kamu lihat pada gambar berikut.

Nah, sudah paham kan? Sekarang, kita coba latihan soal, ya!

Contoh Soal

Sebuah roda dengan jari-jari 10 cm berputar dengan membuat 240 putaran per menit. Hitunglah kecepatan tangensial, kecepatan sudut, dan perpindahan sudut roda selama selang waktu 1 menit!

Diketahui:

r = 10 cm = 0,1 m

n = 240 putaran

t = 1 menit = 60 s

Ditanya:

v = ?

ω = ?

Δθ = ?

Jawab:

Itu dia pembahasan kita tentang Gerak Melingkar Beraturan (GMB), mulai dari pengertian, besaran dan rumusnya, hingga contoh soalnya. Gimana? Gampang kan? Kalau kamu mau belajar lebih banyak tentang GMB, yuk, pelajari dengan lebih detail bareng kakak Star Master Teacher terbaik di Brain Academy Online!