Gerak Melingkar Beraturan (GMB) : Pengertian, Ciri, Rumus, Soal

Gerak Melingkar Beraturan (GMB) adalah gerak melingkar yang memiliki kecepatan sudut konstan (tetap). Gerak Melingkar itu sendiri adalah gerak yang lintasannya berupa lingkaran, sedangkan kecepatan sudut atau yang juga sering disebut dengan kecepatan anguler adalah sudut yang ditempuh oleh sebuah titik yang bergerak di tepi lingkaran dalam satuan waktu tertentu. Arah dari kecepatan sudut pada GMB searah dengan arah dari kecepatan linearnya.  Kecepatan sudut dari gerak melingkar beraturan memang tetap, tetapi arah kecepatan sudutnya berbeda – beda karena gerak benda dipengaruhi oleh gaya yang membelokkan benda tersebut, gaya ini disebut dengan gaya sentripetal. Karena arah kecepatan yang berbeda ini, maka terdapat arah percepatan yang berubah-ubah pada GMB. Percepatan yang dipengaruhi oleh gaya sentripetal ini disebut dengan percepatan sentripetal, arah percepatan tersebut selalu menuju titik pusat lingkaran tetapi besar percepatan sentripetal tetap sama karena tidak terjadi perubahan kecepatan sudut benda.

Sudut adalah salah satu besaran yang berupa ruas garis dari satu titik pangkal antar satu posisi ke posisi lainnya. Satuan internasioanal untuk Sudut adalah radian (rad), tetapi satuan yang lebih sering dipakai untuk menggambarkan sudut adalah derajat. Sebuah lingkaran memiliki sudut sebesar 360 derajat. Simbol yang digunakan untuk melambangkan sudut adalah theta (θ).

Kecepatan sudut atau yang juga sering disebut dengan kecepatan anguler adalah sudut yang ditempuh oleh sebuah titik yang bergerak di tepi lingkaran dalam satuan waktu (t) tertentu. Satuan internasional untuk kecepatan sudut adalah rad per detik (rad/s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan kecepatan sudut adalah omega (Ω atau ω).

Kecepatan Linear (Kecepatan Tangensial) adalah salah satu besaran dalam fisika yang menunjukkan seberapa cepat sebuah benda berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya. Satuan internasional yang digunakan untuk kecepatan linear adalah meter per sekon (m/s), tetapi dalam kehidupan sehari-hari di Indonesia, pasti kita lebih sering memakai satuan kilometer per jam (km/jam), sedangkan di amerika lebih sering dipakai mil per jam, (mil/jam). Kecepatan dapat diperoleh dari perkalian antara jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh. Simbol dari kecepatan adalah v (huruf kecil).

Percepatan Sudut adalah perubahan kecepatan sudut dalam satuan waktu (t) tertentu). Apabila kecepatan sudut semakin bertambah, maka akan terjadi percepatan (penambahan kecepatan) sudut sehingga percepatan sudutnya positif, sedangkan apabila kecepatan sudutnya berkurang maka akan terjadi perlambatan (pengurangan kecepatan) sehingga percepatan sudutnya negatif. Satuan Internasional untuk percepatan sudut adalah radian per detik kuadrat (rad/s²). Simbol yang digunakan untuk melambangkan percepatan sudut adalah alfa (α).

Percepatan linera atau percepatan tangensial adalah paerubahan kecepatan yang terjadi kepada benda tersebut, baik karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda ataupun karena keadaan benda. Satuan Internasional untuk kecepatan adalah m/s² . Simbol yang digunakan untuk melambangkan percepatan linear adalah “a”. Jika perubahan kecepatannya negatif (kecepatan benda menurun) maka disebut dengan perlambatan (a = -), sedangkan jika perubahan kecepatan positif (kecepatannya meningkat) maka disebut dengan percepatan (a = +).

Waktu tempuh adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk berpindah dari suatu posisi ke posisi yang lain dalam kecepatan tertentu. Satuan Internasional untuk Waktu Tempuh adalah sekon (s), sedangkan simbol yang dipakai untuk melambangkan waktu tempuh adalah t (huruf kecil). Waktu tempuh dapat diperoleh dari hasil pembagian jarak dengan kecepatan.

Secara umum frekuensi adalah besaran ukuran jumlah putaran ulang suatu peristiwa dalam waktu tertentu. Dalam gerak melingkar, frekuensi adalah jumlah putaran yang dapat dilakukan suatu benda dalam satu detik. Satuan internasional yang dipakai untuk frekuensi adalah Hertz (Hz). Simbol yang digunakan untuk melambangkan frekuensi adalah f (huruf kecil).

Secara umum Periode adalah waktu yang ditempuh untuk melakukan suatu peristiwa. Dalam gerak melingkar periode adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu lingkaran. Satuan yang sering digunakan untuk periode adalah detik atau sekon (s). Simbol yang digunakan untuk melambangkan periode adalah T (huruf besar).

Radius atau yang juga sering kita sebut dengan jari – jari lingkaran adalah garis yang menghubungkan titik pusat dengan bagian terluar dari sebuah lingkaran. Satuan yang sering dipakai untuk radius adalah satuan panjang seperti meter (m), sentimeter (cm), kilometer (km), dll. Simbol yang digunakan untuk melambangkan radius adalah r (huruf kecil).

Soal 1

Sebuah roda melakukan gerakan melingkar sebanyak 7200 kali per menit. Maka kecepatan sudut roda tersebut adalah...

Pembahasan

Diketahui :

f = 7200 / menit = 7200 / 60 detik = 30 putaran / s = 30 Hz

Ditanya :

ω ?

Jawab :

ω = 2πf

    = 2π x 30

    = 60 rad/s

Soal 2

Sebuah benda melakukan gerakan melingkar dengan kecepatan sudut konstan 0,5π rad/s. Berapa putaran yang dapat dilakukan benda tersebut dalam satu menit ?

Pembahasan

Diketahui :

ω = 0,5π rad/s

Ditanya :

f ?

Jawab :

ω = 2πf

f = ω/2π

  = 0,5π / 2π

  = 4 Hz

Soal 3

Sebuah roda dengan radius 48 cm diputar melingkar beraturan dengan kelanjuan linear 1,2 m/s. Maka kecepatan sudutnya adalah...

Pembahasan

Diketahui :

r = 48 cm = 0,48

v = 1,2 m/s

Ditanya :

ω ?

Jawab :

ω = v/r

    = 1,2 / 0,48

    = 2,5 rad/s