Gaya Sentripetal – Pengertrian, Rumus, dan Contoh Soalnya

Posted on

Rumus.co.id – Setelah sebelumnya kita membahas tentang rumus kalorimeter kali ini kita akan membahas materi tentang gaya sentripetal, kita akan jabarkan secara detail dan lengkap dari pengertian, Hukum Newton II, rumus gaya sentripetal, dan contoh soal beserta pembahasannya.

Pengertian Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal merupakan gaya yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar dengan arah selalu menuju pusat lingkaran. Gaya sentripetal berguna untuk mengubah arah gerak benda tanpa mengubah besar kecepatan linearnya. Tanpa ada gaya sentripetal, maka suatu benda tidak akan bisa bergerak melingkar.

Gaya Sentripetal
Gaya Sentripetal

Dari pengertian tersebut, dapat diketahui bahwa suatu benda dapat bergerak melingkar, karena pada benda bekerja gaya sentripetal seperti bandul yang diikat tali kemudian diputar. Ketika bandul berputar atau bergerak melingkar, tali dalam keadaan tegang sehingga timbul gaya tegangan tali. Gaya tegangan tali inilah yang kemudian yang disebut sebagai gaya sentripetal.

Hukum Newton II

Bunyi Hukum Newton II adalah sebagai berikut :

“Percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan sama dengan arah gaya total yang bekerja padanya”.

Berdasarkan Hukum Newton II, dapat kita simpulkan bahwa suatu benda akan bertambah kelajuannya jika diberikan gaya total yang arahnya sama dengan arah gerak benda. Tetapi, jika arah gaya total yang diberikan kepada benda tersebut berlawanan dengan arah gerak benda maka gaya tersebut akan memperkecil laju benda atau bahkan menghentikannya.

Gaya sentripetal digambarkan dengan lambang Fs, dan besarnya :

Dari Hukum II Newton :

∑ F = m.a
Fs = m.as

Dimana :
Fs =gaya sentripetal(N)
m =massa benda (kg)
V =kelajuan linier (m/s)
ω =kecepatan sudut (rad/s)
R =jari-jari lintasan (m)

Rumus Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal bukan gaya yang berdiri sendiri. Gaya ini pada dasarnya adalah resultan gaya yang bekerja pada benda dengan arah radial. Berdasarkan Hukum II Newton, secara matematis rumus gaya sentripetal ialah sebagai berikut ini :

ΣFs = mas ………. Pers (1)

Karena as = v2/R = ω2R, maka persamaan (1) dapat kita tulis sebagai berikut ini.
ΣFs = m v2/R ………. Pers (2)

Atau bisa juga dapat kita tulis sebagai berikut ini.
ΣFs = mω2R ………. Pers (3)

Keterangan :
Fs =Gaya sentripetal ataupun komponen gaya dalam arah radial (N)
m =Massa benda (kg)
as =Percepatan sentripetal (m/s2)
v =Kecepatan linear (m/s)
ω =Kecepatan sudut (rad/s)
R =Jari-jari lintasan (m)

Contoh Soal Gaya Sentripetal

1. Sebuah bola dengan massa 2 kg diikatkan di ujung seutas tali dan kemudian diputar dalam bidang horizontal dengan kelajuan tetap 5 m/s seperti yang tampak pada gambar di bawah ini. Apabila jari-jari lingkarannya adalah  1 m, tentukan besar gaya tegangan tali tersebut ?

Definisi Gaya Sentripetal
Definisi Gaya Sentripetal
Jawab :
Diketahui : m = 2 kg, v = 5 m/s dan R adalah 1 m. Dengan persamaan (2) maka kita peroleh hasil sebagai berikut ini .
ΣFs = mv2/R
Gaya yang bekerja dalam arah radial hanya gaya tegangan tali T sehingga
T =mv2/R
T =(2 kg)(5 m/s)2/(1 m)
T =50 N
Maka, besar gaya tegangan talinya ialah 50 N.
2. Sebuah mobil yang bermassa 1.000 kg melintasi suatu jembatan yang melengkung. Jari-jari lengkungan jembatan tersebut adalah 20 m dengan pusat berada di bawah jembatan. Tentukanlah besar gaya yang diberikan mobil pada jembatan saat mobil berada di puncak jembatan jika kelajuannya 36 km/jam.
Mobil Bermasa 1.000 kg
Mobil Bermasa 1.000 kg

Jawab :

Diketahui : m = 1000 kg, R = 20 m dan v = 36 km/jam = 10 m/s (gunakanlah metode konversi satuan). Gaya yang diberikan mobil pada jembatan sama saja dengan gaya yang diberikan jembatan pada mobil, yaitu gaya normal seperti yang diperlihatkan pada gambar di atas.

Selain gaya normal, pada mobil juga bekerja gaya berat. Kedua gaya ini adalah gaya sentripetal karena bekerja dalam arah radial (berhimpit dengan diameter lingkaran) dengan arah yang saling berlawanan. Dengan memakai persamaan (2), kita peroleh :

ΣFs = mv2/R
 N =mv2/R
mg  N =mv2/R
N =mg  (mv2/R)
N =(1000 kg)(10 m/s2 {(1000 kg)(10 m/s)2/(20 m)}
N =10.000 N  5.000 N
N =5.000 N
Maka, besar gaya yang diberikan mobil pada jembatan pada saat mobil berada di puncak jembatan adalah 5.000 N.

Inilah tadi pembahasan lengkap mengenai materi fisika tentang sentripetal, Semoga Bermanfaat…

Baca Juga :