Penerapan Gaya Sentripetal Pada Atraksi Tong Setan

Jika kamu pernah mengunjungi pasar malam pasti pernah melihat atraksi pengendara motor dengan lihai mengitari tong tanpa sekalipun terjatuh. Atraksi ini sering disebut dengan istilah tong edan. Di katakan tong edan karena atraksi ini cukup gila (edan), tidak semua orang bisa melakukan atraksi ini. Nyali kita benar-benar diuji dalam memainkan atraksi ini. Selain itu atraksi ini juga sering disebut dengan istilah tong setan, karena banyak yang mempercayai bahwa atraksi ini dilakukan karena pengemudi sepeda motor tersebut memiliki ilmu magic (mistis). Ada juga yang menyebut atraksi ini dengan nama roda-roda gila dan tong stand.

Tong edan merupakan atraksi ketrampilan mengemudikan sepeda motor atau sepeda gayung di dalam sebuah tong berbentuk tabung yang umumya berdiameter 8-9 meter dan mempunyai kemiringan sekitar 70-90 derajat. Di dalam tong inilah pemain memacu kendaraannya. Tahukah kamu dalam atraksi tong edan ini ternyata ada teori fisika dan tidak ada ilmu mistisnya. Pengendara dalam atraksi tong edan ini menerapkan atau mengaplikasikan konsep gaya sentripetal agar aman dalam melakukan atraksi ini. Bagaiamana penerapan gaya sentripetal pada atraksi tong edan?

Sekarang perhatikan gambar atau ilustrasi dari sepeda motor yang berjalan di dalam tong edan dibawah ini.

Ketika sepeda motor bergerak di dinding tong (tabung) ada sejumlah gaya yang bekerja. Gaya berat w yang mengarah ke bawah, gaya gesek f_s yang bersinggungan langsung dengan ban sepeda dan berlawanan arah dengan gaya berat, dan juga gaya sentripetal F_s yang sama dengan gaya Normal (N) yang mengarah ke pusat lingkaran.

Sepeda motor tidak terjatuh dikarenakan gaya gesek dan gaya berat menyeimbangkan satu sama lain. Singkatnya, dua gaya ini bertindak dalam arah yang berlawanan dan bertanggung jawab satu sama lain. Gaya-gaya pada arah vertikal seimbang sehingga berlaku persamaan berikut ini.

f_s = w

μ_s . N = m.g

N =m.g/μ_s

Agar sepeda motor tetap melaju dilintasannya, harus ada kelajuan minimum dari sepeda motor.  Kelajuan ini akan menghasilkan gaya setripetal. Gaya sentripetal ini sama dengan gaya normal yang menarah ke pusat lingkaran juga. Gaya normal ini akan mengakibatkan timbulnya gaya gesek antara ban dan dinding tong. Semakin besar kelajuan sepeda motor maka gaya sentripetalnya makin besar dan tentunya gaya gesek yang dihasilkan akan bertambah juga. Ini sangat penting karena jika gaya berat lebih besar daripada gaya gesek, maka sepeda motor akan meluncur ke bawah dan pengendara akan jatuh. Berapa kelajuan minimum sepeda motor agar bisa tetap bergerak di dinding tong edan tanpa terjatuh?

Seperti yang dijelaskan di atas bahwa gaya sentripetal sama dengan gaya normal (N) sehingga:

F_s = N

mv²/R = m.g/μ_s

v²/R = g/μ_s

v² = gR/μ_s

Keterangan:

v = kelajuan minimum

R = jari-jari tikungan yang berbentuk lingkaran

g = percepatan gravitasi

μ_s = gesekan statis

Jadi, dari persamaan v² = gR/μ_s  dapat disimpulkan bahwa agar sepeda motor tidak jatuh, semakin besar jari-jari atau diameter tong (tabung) maka kecepatan minimum yang diperlukan makin besar.

Untuk memantapkan pemahaman kamu tentang penerapan gaya sentripetal pada tong edan, silahkan simak contoh soal di bawah ini.

Contoh Soal

Pengemudi sepeda motor sedang melakukan atraksi dalam permainan tong edan di pasar malam. Jika jari-jari tong edan 5 m. Berapa kelajuan minimum (dalam satuan km/jam) yang harus dijalankan pengemudi agar tidak jatuh sewaktu berputar (μ_s = 0,7)?

Penyelesaian:

R = 5 m

μ_s = 0,7

g = 10 m/s²

Kelajuan minimum yang harus dijalankan pengemudi agar tidak jatuh sewaktu berputar yakni:

v² = gR/μ_s

v² = (10 m/s²)(5 m)/(0,7)

v² = (35 m²/s²)

v = √(35 m²/s²)

v = 5,9 m/s

(ingat 1 m/s = 3,6 km/jam)

v = (5,9)(3,6 km/jam)

v = 21,24 km/jam

Jadi, kelajuan minimum yang harus dijalankan pengemudi agar tidak jatuh sewaktu berputar di tong edan adalah 21,24 km/jam.

Demikian pembahasan penerapan gaya sentripetal pada tong edan. 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.

TOLONG DIBAGIKAN YA :