Gerak Melingkar pada Roda

Gerak melingkar  dapat  dipindahkan  dari sebuah benda berbentuk lingkaran ke benda lain yang juga berbentuk lingkaran, misalnya antara gir  dengan roda pada sepeda, gir pada mesin-mesin kendaraan bermotor, dan sebagainya. Hubungan roda-roda pada gerak melingkar  dapat berupa sistem langsung yaitu  dengan memakai roda-roda gigi atau roda-roda gesek, atau sistem tak langsung, yaitu  dengan memakai streng/rantai/pita.

Pada Gambar di bawah menunjukkan roda I berputar atau bergerak melingkar beraturan hingga roda II mengikutinya bergerak melingkar beraturan. 

Hubungan roda-roda pada gerak melingkar, baik memakai sistem langsung atau tak langsung, kecepatan linier (v) roda tersebut baik roda I dan II adalah sama, tetapi kecepatan sudutnya (ω) berlainan. Dengan demikian dapat dirumuskan sebagai berikut:

v₁ = v₂

ω₁ R₁ = ω₂ R₂

dengan:

v₁ = kecepatan linier roda I (m/s)

v₂ = kecepatan linier roda II (m/s)

ω₁ = kecepatan sudut roda I (rad/s)

ω₂ = kecepatan sudut roda II (rad/s)

R₁ = jari-jari roda I (m)

R₂ = jari-jari roda II (m)

Contoh Soal

1. Dua buah roda sebuah sepeda motor mempunyai jari-jari  20 cm. Sepeda motor tersebut bergerak  dengan kelajuan 90 km/jam.

a. Berapakah kecepatan sudut roda sepeda motor tersebut?

b. Berapakah kelajuannya, jika roda  diganti roda lain yang berdiameter 80 cm?

Penyelesaian:

Dalam kasus ini ditinjau dari satu roda saja.

a. Jari-jari roda R₁ = 20 cm = 0,2 m

Kelajuan linier, v₁ = 90 km/jam = 25 m/s

Kecepatan sudut, ω₁ = v₁/R₁ = (25 m/s)/0,2 m = 125 rad/s

b. Jari-jari roda  diganti,  R₂ = d/2 = 80 cm/2 = 40 cm, 

dengan kecepatan sudut yang sama,  ω₁  =  ω₂  = 125 rad/s,

kelajuan linier, v₂ =  ω₂  . R₂ = (125 rad/s)(0,4 m) = 50 m/s

jika dijadikan dalam km/jam, didapatkan : v₂ = 180 km/jam

2. Dua buah roda dihubungkan dengan rantai. Roda yang lebih kecil dengan jari-jari 8 cm diputar pada 100 rad/s. Berapakah kelajuan linier kedua roda tersebut? Jika jari-jari roda yang lebih besar 15 cm, berapa rpm roda tersebut akan berputar?

Penyelesaian:

R₁=8 cm = 0,08 m

R₂= 15 cm = 0,15 m

ω₁ = 100 rad/s

Dua roda yang dihubungkan memiliki kelajuan linier sama besar. Jadi, laju kedua roda tersebut adalah  v₁ =  v₂.

Kelajuan linier roda I

v₁ = ω₁  . R₁ = (100 rad/s)(0,08 m) =8 m/s

Kelajuan linier roda II

v₂ = v1 =8 m/s

v₂ = ω₂. R₂

Maka kecepatan angulernya,

ω₂ = v₂/R₂ di mana  ω = 2π f

Banyaknya putaran yang dialami roda II merupakan frekuensi, jadi:

2 π f = v₂/R₂

f = (v₂/R₂)/2π = 8/(2π. 1,15)

f = 80/3π

f = 4.800 rpm/3π

f = 1.600 rpm/π atau 510 rpm

fisika SMA, fisika SMP, fisika kelas X, fisika kelas XI, fisika kelas XII, fisika kelas IX, fisika kelas VII, fisika kelas VIII, materi fisika, soal latihan fisika, persiapan UN Fisika, persiapan UN, persiapan UAS,persiapan UAS fisika, gerak melingkar, gerak melingkar benda, gerak melingkar beraturan, gaya sentripetal, gaya sentrifugal,hukum newton, Kecepatan sudut ω, kecepatan tangensial, Gerak Melingkar pada Roda

Gerak Melingkar pada Roda 2016-04-20T01:14:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika