Percepatan Sentripetal v.s Percepatan Tangensial

Percepatan Sentripetal v.s Percepatan Tangensial

Note : Pahami terlebih dulu Kinematika 7 - Gerak Melingkar, sebelum membaca artikel ini

Pada gerak melingkar, terdapat 2 percepatan, yaitu percepatan sentripetal dan percepatan tangensial.
Inget pas praktek di lapangan sama pa Ali? Waktu satu orang disuruh lari melingkar, orang itu keliatan kesusahan bertahan lari melingkar disepanjang lintasan kan? Pasti dia kek keluar keluar terus gitu. Nah yg bikin dia keluar itu karena ada yg namanya percepatan tangensial, sedangkan usaha dia mempertahankan posisi(supaya dia tetep di lintasan melingkar) disebut gaya sentripetal yg akhirnya menimbulkan percepatan sentripetal.

Percepatan Sentripetal

Percepatan sentripetal ini selalu ada pada setiap gerak melingkar, mau dia gerak melingkar beraturan ataupun gerak melingkar berubah beraturan. Karena di setiap gerak melingkar, sebenernya benda yg berputar itu cenderung keluar lintasan terus. Percepatan sentripetal-lah yg nahan bendanya supaya ga keluar lintasan. Bayangin kalo kita iket batu ke ujung tali, terus kita pegang ujung satunya, kita puter puter.












gambar 1.1

Batu yg kita puter(lihat gambar 1.1 diatas) punya kecenderungan buat lepas dari tangan kita, tapi karena kita mengeluarkan gaya(F) narik talinya, jadi batunya ga mental keluar lintasan. Nah gaya yg kita beri ke tali ini disebut gaya sentripetal yg menimbulkan percepatan sentripetal.

Gaya sentripetal ini adalah gaya yg selalu menahan benda, menarik benda ke pusat, untuk menyeimbangkan kecenderungan benda yg mau keluar lintasan karena kecepatan benda itu sebetulnya selalu linear, jadi wajar kalo benda selalu cenderung maunya lurus. Berkat gaya sentripetal ini, benda ketarik ke pusat jadi kecepatannya terbelokkan dan dia muter.  

Percepatan sentripetal tidak mempengaruhi kecepatan linear, percepatan linear ataupun kecepatan angular dan percepatan angular! Percepatan sentripetal hanyalah percepatan yg membuat benda bertahan pada lintasan melingkar dan tidak mental keluar.

Gimana cara itung percepatan sentripetal ini? Karena jelasinnya ribet bgt, jadi coba simak gambar berikut ini ya :)

gambar 1.2

*penjelasan gambar 1.2 :
1. Ingat ingat pada bahasan GLB, kalau s = v.t dan ingat juga pada bahasan gerak melingkar kalau s = θ.r
    Perhatikan juga kalau percepatan sentripetal selalu terjadi pada gerak melingkar, meskipun kecepatan
    linearnya tetap(anggap panjang v pada gambar sama panjang)
2. Ingat cara menjumlahkan atau mengurangi vektor, bisa dgn 2 metode. Metode pertama adalah metode
    jajargenjang dan yg kedua adalah metode poligon. Terlihat pada gambar kalau kedua metode memberikan
    besar dan arah Δv yg sama. Δv adalah selisih antara v awal dan v akhir, meskipun nilai v sama, tetapi Δv
    tidaklah bernilai 0 karena arahnya berbeda. Mengapa kita perlu mencari Δv? Karena kita ingin mencari
    percepatan sentripetal, dan ingat kalau percepatan(atau a) itu = Δv / t (perubahan kecepatan per satuan
    waktu).
3. Sekarang coba kita pindahkan gambar vektor tadi kedalam lingkaran. Terlihat pada gambar kalau jelas Δv
   dan s itu tidaklah sama panjang. Dimana s adalah busur lingkaran, dan Δv adalah tali busurnya, tentu
   panjangnya berbeda. Tetapi karena percepatan sentripetal juga adalah percepatan sesaat, yg artinya kita
   ingin mencari percepatan saat itu juga, maka sudut yg terbentuk(θ) sangatlah kecil(ingat definisi percepatan
   sesaat). Bayangkan, saat sudutnya sangat kecil, maka panjang tali busur dan busurnya hampir sama
   panjang(berhimpit), sangat-sangat dekat. Maka bisa kita asumsikan kalau s kurang lebih sama panjang
   dengan Δv atau bisa ditulis : s Δv.
   kita tahu kalau s =  θ.r , pada gambar vektor yg dipindahkan dalam lingkaran, r digantikan oleh v, dan kita
   juga sudah tahu kalau s mendekati Δv. Artinya s = θ.r bisa kita ubah menjadi Δv = θ.v
   kita ubah bentuknya menjadi θ = Δv / v
4. Sekarang mari selesaikan persamaan-persamaan yg telah kita dapatkan(yg ditebalkan) :
    s = v.t dan s = θ.r maka s = v.t = θ.r .......(1)
    θ = Δv / v -> kita bisa ubah nilai θ pada persamaan (1) menjadi :
    s = v.t = θ.r = Δv.r / v
    kita tulis lagi :
    v.t = r . Δv / v
    v^2.t = r . Δv
    v^2.t / r = Δv
    v^2 / r = Δv / t -> ingat kalau Δv / t adalah percepatan atau a, maka :
    a = v^2 / r -> inilah cara untuk mencari percepatan sentripetal yg ada di buku-buku dan biasa kita
    hafal(inget biasain diri menghafal rumus setelah paham darimana dan buat apanya :) )

asentripetal = v^2 / R

Pada bahasan gerak melingkar, juga sudah kita ketahui kalau v = ω.r , maka percepatan sentripetal bisa kita tulis : a = v^2 / r = (ω.r)^2 / r = ω^2 . r^2 / r = ω^2 . r

asentripetal = ω^2 . R

Percepatan Tangensial

Percepatan tangensial sebenarnya sama dengan percepatan linear pada gerak lurus. Bisa dibilang kalo percepatan tangensial itu adalah "percepatan linearnya gerak melingkar" atau percepatan linear pada gerak melingkar. Berbeda dgn percepatan sentripetal, percepatan tangensial inilah yg mempengaruhi laju putar benda yg bergerak melingkar, semakin besar percepatan tangensial, makin cepat pula perubahan kecepatan linear(laju linear) dan kecepatan sudut(laju sudut) sebuah benda.

Percepatan tangensial hanya ada pada benda yg melakukan GMBB(gerak melingkar berubah beraturan), dimana kecepatan linearnya(v) tidak konstan/berubah-ubah. Karena v berubah-ubah, otomatis kecepatan sudut(ω) juga berubah-ubah.

Percepatan tangensial karena sama saja dengan percepatan linear maka bisa kita tulis :
atangensial = v / t

Percepatan tangensial menimbulkan percepatan sudut, percepatan sudut adalah perubahan kecepatan sudut tiap satuan waktu atau bisa kita tulis :
α = ω / t

Apa hubungan antara percepatan tangensial/percepatan linear pada gerak melingkar dengan percepatan sudut? Kita tahu kalau v = ω.r, maka bisa kita masukan nilai v ini menjadi :

atangensial = v / t
atangensial = ω.R / t

dan ω / t adalah α, maka bisa kita tuliskan :
atangensial = α.R

*R adalah jari-jari benda yg bergerak melingkar


Pada gerak melingkar, kedua percepatan diatas(a sentripetal disingkat as dan a tangensial disingkat at) akan membentuk suatu percepatan baru yg merupakan total dari vektor-vektor percepatan as dan at.






gambar 1.3

Perhatikan pada gambar 1.3, as dan at saling tegak lurus, yg artinya kita bisa mencari percepatan totalnya dengan rumus phytagoras, yaitu :





Demikian selesai sudah unsur-unsur pada gerak melingkar ;)
Sulit atau pusing? Bagian ini emang paling bikin pusing wkwk, tapi pasti lama-lama bisa kok, semangat!!

Buat yang udah baca dan paham isi artikel ini, tolong ilmunya bagi ke temen2 yg lain ya :)
#fisikasukber37