Gaya Sentrifugal.docx

GAYA SENTRIFUGAL Gaya sentrifugal adalah lawan dari gaya sentripetal dan merupakan efek semu yang ditimbulkan ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar. Arah gaya sentrifugal selalu menjauhi pusat lingkaran. Fungsi gaya sentrifugal ini hanyalah untuk mengimbangi gaya sentripetal sehingga benda yang melakukan gerak melingkar berada dalam keadaan setimbang. Gaya sentrifugal hanya dapat diamati atau dirasakan jika kita menggunakan kerangka acuan noninersial atau kerangka acuan yang bergerak dengan kecepatan tidak konstan terhadap bumi. Sebagai contoh, ketika seseorang berada di dalam bola besar yang sedang berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut ini. pengertian dan konsep gaya sentrifugal

Ketika bola berputar, maka orang tersebut akan merasa terpental seperti terdorong ke luar padahal sebenarnya tidak ada gaya yang bekerja jika diamati dari luar bola tersebut. Akan tetapi apabila diamati dari dalam bola tersebut, maka pengamat juga akan merasakan hal yang sama seperti orang itu, yaitu akan ikut terpental menjauhi pusat lingkaran. Ketika kita menggunakan kerangka acuan non-inersial, maka gaya yang bekerja pada orang itu adalah gaya sentrifugal.

Pada kerangka acuan non-inersial, Hukum Newton tidak berlaku. Oleh karena itu, dibuatlah konsep gaya fiktif atau gaya khayal yang sering disebut gaya pseudo, di mana gaya fiktif ini hanya dapat diamati jika kerangka acuannya adalah kerangka acuan non-inersial. Gaya sentrifugal merupakan salah satu contoh gaya fiktif sehingga keberadaannya tidak pernah dianggap ada.

Kenapa gaya sentrifugal tidak pernah dianggap ada? Menurut Hukum I Newton, jika terdapat gaya total yang bekerja pada suatu benda, maka benda tersebut berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan (GLB). Ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar, pada benda tersebut bekerja gaya sentripetal yang arahnya menuju pusat lingakaran.

Nah apabila terdapat gaya sentrifugal yang arahnya menjauhi pusat lingkaran, maka akan terdapat gaya total yang menyebabkan benda bergerak sepanjang garis lurus. Namun, kenyataan yang terjadi, benda tetap melakukan gerak melingkar. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa tidak ada gaya sentrifugal, yang ada hanyalah efek semu yang ditimbulkannya.

Perbedaan Gaya Sentripetal Dengan Gaya Sentrifugal Setelah memahami definisi serta konsep dari gaya sentripetal dan gaya sentrifugal, berikut ini akan disajikan tabel mengenai perbedaan karakteristik antara gaya sentripetal dengan gaya sentrifugal. Tabel Perbandingan Gaya Sentripetal dengan Gaya Sentrifugal No

Karakteristik

Sentripetal

Sentrifugal

1

Nyata atau fiktif

Gaya sentripetal adalah gaya nyata yang merupakan hasil interaksi fisik

Gaya sentrifugal adalah gaya fiktif yang nampak ada saat benda berputar dilihat dari kerangka acuan yang juga berputar bersamaan dengan objeknya

2

Arah

Gaya sentripetal bekerja menuju pusat lingkaran

Gaya sentrifugal seolah bekerja menjauhi pusat lingkaran

4

Pengaruh terhadap gerak benda

Menyebabkan benda bergerak melingkar

Menyebabkan benda terpental dari gerakan melingkar

5

Pengamatan melalui kerangka inersial

Dapat diamati

Tidak dapat diamati

6

Pengamatan melalui kerangka non-inersial

Tidak dapat diamati

Dapat diamati

7

Rumus

Fsp = masp = mv2/R

Fsf = mv2/R

Contoh Gaya Sentripetal Dengan Gaya Sentrifugal Dalam kehidupan sehari-hari, terdapat banyak sekali fenomena-fenomena yang berkaitan dengan gaya sentripetal dan sentrifugal. Berikut ini adalah beberapa contoh peristiwa yang termasuk fenomena gaya sentripetal dan gaya sentrifugal. Contoh gaya sentripetal: ∎ Gerak bulan dan satelit buatan yang mengelilingi bumi ∎ Gerak planet mengelilingi matahari ∎ Gesekan antara ban kendaraan dengan jalan saat berbelok di tikungan melengkung ∎ Gerak benda yang diputar baik vertikal maupun horizontal dengan menggunakan seutas tali ∎ Gerak Roller Coaster saat melewati lintasan melingkar

Contoh gaya sentrifugal: ∎ Lumpur yang terpental dari ban kendaraan yang bergerak ∎ Peristiwa yang kita rasakan saat menaiki komedi putar atau permainan ontang-anting ∎ Pembalap Motogp yang tergelincir saat menikung ∎ Saat berada di mobil yang menikung ke kiri, kita merasa terdorong ke kanan

1. Soal UN 2001/2002 Sebuah benda yang bermassa 200 gram diikat dengan tali ringan kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut tetap sebesar 5 rad s–1, seperti pada gambar berikut. Jika panjang tali l = 60 cm, maka besar gaya sentripetal yang bekerja pada benda adalah …

A. 0,3 N B. 0,6 N C. 3 N D. 6 N E. 30 N Pembahasan Diketahui : Massa benda (m) = 200 gram = 200/1000 kg = 2/10 kg = 0,2 kg Kecepatan sudut (ω) = 5 radian/sekon Panjang tali = jari-jari (r) lintasan melingkar = 60 cm = 60/100 meter = 0,6 meter Ditanya : Besar gaya sentripetal yang bekerja pada benda adalah…. Jawab : Gaya sentripetal adalah resultan gaya yang menyebabkan benda mengalami percepatan sentripetal. Rumus gaya sentripetal : ∑F = m as ∑F = m v2/r = m ω2 r Keterangan : ∑F = gaya sentripetal, m = massa benda, v = kecepatan tangensial, ω = kecepatan sudut, r = jari-jari lintasan melingkar. ∑F = m ω2 r = (0,2)(5)2 (0,6) = (0,2)(25)(0,6) = 3 Newton Jawaban yang benar adalah C. 2. Soal UN 2002/2003 Seorang siswa memutar sebuah batu yang diikatkan pada ujung seutas tali. Batu diputar secara horizontal seperti gambar di atas. Jika laju berputarnya batu dijadi kan 2 kali semula, maka gaya sentripetalnya menjadi …

A. 6 kali semula B. 5 kali semula C. 4 kali semula D. 2 kali semula E. 2 kali semula

Pembahasan Diketahui : Massa batu = m Kelajuan batu = v Panjang tali = jari-jari = r Ditanya : Jika laju menjadi 2 kali semula, gaya sentripetalnya menjadi… Jawab :

Jika laju menjadi 2 kali semula, maka gaya sentripetal menjadi :

Gaya sentripetal menjadi 4 kali semula. Jawaban yang benar adalah C. 3. Soal UN 2006/2007 Sebuah belokan jalan datar dirancang untuk dilalui mobil dengan kecepatan maksimum 10 ms–1. Diketahui koefisien gesekan antara ban dan jalan 0,5 dan jari-jari kelengkungan jalan R m. Maka nilai R adalah…. (g = 10 ms–2) A. 7,5 meter B. 8,0 meter C. 10 meter D. 15 meter E. 20 meter Pembahasan Diketahui : Kecepatan (v) = 10 m/s Koefisien gesekan antara ban dan jalan (μs) = 0,5 Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2 Ditanya : Jari-jari kelengkungan jalan (R meter)

Jawab : Satu-satunya resultan gaya pada arah horisontal yang bekerja pada mobil ketika mobil menikung adalah gaya gesek statis. Rumus gaya gesek statis :

Berdasarkan penjelasan di atas, maka dapat kita simpulkan bahwa perbedaan utama antara gaya sentripetal dan gaya sentrifugal terletak pada kerangka acuannya. Gaya sentripetal merupakan gaya yang arahnya menuju pusat lingkaran dengan kerangka acuan inersial, sedangkan gaya sentrifugal merupakan gaya yang arahnya menjauhi pusat lingkaran dengan kerangka acuan noninersial. Itulah sebabnya mengapa kita jarang atau mungkin tidak pernah menggunakan gaya sentrifugal dalam perhitungan untuk gerak melingkar karena kerangka yang digunakan adalah kerangka inersial sehingga jelas terlihat gaya sentripetal yang menuju pusat lingkaran.