Pengertian dan Contoh Soal Gaya Sentripetal

Kamu pasti sering melihat gerak benda dengan lintasan melingkar. Benda dapat bergerak melingkar karena ada pengaruh suatu besaran fisika yaitu gaya ke pusat yang dinamakan gaya sentripetal. Sehingga gaya sentripetal dapat didefinisikan sebagai gaya penggerak benda yang melakukan gerak melingkar yang arahnya menuju titik pusat lingkaran.

Gaya sentripetal merupakan besaran vektor berarti memiliki nilai dan arah. Arah gaya sentripetal selalu menuju pusat dan selalu tegak lurus dengan vektor kecepatan benda, seperti gambar di bawah ini.

Gaya sentripetal selalu menuju pusat lingkaran dan 
tegak lurus dengan kecepatan benda

 

Sedangkan besarnya gaya sentripetal dipengaruhi oleh massa, kecepatan dan jari-jari lintasannya. Besar gaya sentripetal (F_sp) akan sebanding dengan massa benda (m), kuadrat kecepatan sudutnya (ω²) dan jari-jari lintasan (R). Hubungan ini dapat dituliskan sebagai berikut.

 

F_sp = m ω² R

 

Kecepatan benda yang bergerak melingkar memiliki hubungan v = ω R atau ω = v/R, maka gaya sentripetal juga memenuhi persamaan berikut.

 

F_sp = m v²/R

 

dengan:

F_sp = gaya sentripetal (N)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

R = jari-jari lingkaran (m)

 

Untuk mengetahui adanya gaya sentripetal pada gerak melingkar beraturan, dapat dilakukan dengan cara mengikat sebuah benda dengan tali lalu diputarkan secara horizontal di atas kepala dengan menggunakan tangan. Saat benda tersebut diputar di atas kepala dengan menggunakan tangan, tali yang dipegang akan menarik tangan atau dapat dikatakan terdapat gaya tegangan tali ke arah pusat lingkaran (ujung tali yang dipegang). Makin cepat benda tersebut diputar maka makin kuat gaya tegangan tali. Nah gaya tengangan tali ini dapat dikatakan sebagai gaya sentripetal “menuju ke pusat”. Istilah ini hanya mendeskripsikan arah resultan gaya, bahwa resultan gaya diarahkan menuju pusat lingkaran. Gaya harus diberikan oleh benda lain. Ketika kamu memutar benda di ujung sebuah tali membentuk lingkaran, kamu menarik tali dan tali memberikan gaya pada bola.

 

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

 

Contoh Soal

Sebuah mobil bermassa 500 kg melintasi jalan bundar yang berjari-jari 20 m. Mobil tersebut dapat melintas dengan kecepatan 72 km/jam dalam keadaan aman. Tentukan gaya sentripetal yang bekerja pada mobil!

 

Penyelesaian:

m = 500 kg

R = 20 m

v = 72 km/jam = 20 m/s

 

Penyelesaian:

Gaya sentripetal pada mobil yakni sebagai berikut.

F_sp = m v²/R

F_sp = (500 kg)(20 m/s)²/(20 m)

F_sp = 10.000 N

F_sp = 10k N

 

Gaya sentripetal banyak diterapkan dalam menganalisis gerak melingkar seperti pada:

1. Benda Bergerak Melingkar Vertikal

2. Benda bergerak Melingkar Horizontal

3. Ayunan Konikal (Ayunan Kerucut)

4. Benda bergerak di dalam bidang lingkaran vertikal

5. Benda bergerak di luar bidang lingkaran vertikal

6. Benda bergerak pada tikungan miring

 

Untuk penerapan gaya sentripetal dalam menganalisis gerak melingkar akan diposting pada postingan berikutnya. Jika ada kendala dalam memahami gaya sentripetal silahkan tanyakan di kolom komentar.

TOLONG DIBAGIKAN YA :