=
. Apabila setiap ruas diintegralkan, dapat dituliskan
t t
t t
d dt
d dt
∫ θ ∫ ω ∫
ω ∫
θ θ
= →
θ=
t
t θ
ω − =
ș
t
t θ θ
ω =
+ 6-10
dengan θ = posisi sudut saat t = 0 sekon rad.
Pada gerak melingkar berubah beraturan, kecepatan sudut partikel berubah terhadap waktu
ω
merupakan fungsi waktu dan partikel bergerak melingkar dengan percepatan sudut,
α
, konstan. Oleh karena itu, dari
Persamaan 6-7 didapatkan persamaan gerak melingkar berubah beraturan sebagai berikut.
d d
dt dt
ω α
ω α =
→ =
Apabila ruas kanan dan ruas kiri persamaan diintegralkan, didapatkan
t t
t t
d dt
d dt
∫ ∫
∫ ω ∫
ω ω
ω ω
ω = α → θ=
t
t ω
ω α
− =
t
t ω
ω α
= +
6-11 dengan
ω = kecepatan sudut awal rads
Apabila Persamaan 6-4 diintegralkan, akan diperoleh posisi sudut
partikel sebagai berikut. d
t d
t dt dt
θ ω
θ ω =
→ =
Oleh karena t
t ω
ω α
= +
maka pengintegralan persamaannya menjadi
t t
d t dt
t dt ∫ θ ∫ ω
∫ ω α
θ θ
= +
+
t t
t t
dt t dt
dt t dt
θ θ ∫ ω
∫ α ω ∫
α ∫ −
= +
= +
2
1 2
t t
θ θ ω
α − =
+
2
1 2
t t
θ θ ω
α = +
+ 6-12
Jika θ
= 0, akan diperoleh persamaan
2
1 2
t t
θ ω α
= +
6-13
1 putaran = 360° = 2
π
rad 1 rad = π
180
der a at = 57,3° 1 rpm = 1 rotasi per menit
= 1 × π
2 60
rads
Jangan
Lupa
Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XI
112
Tabel 6.1 Tabel Analogi Gerak Translasi dan Gerak Rotasi
Dari Persamaan 6–11 juga dapat diketahui bahwa
t
t ω ω
α −
= 6-14
Oleh karena itu jika Persamaan 6–14 disubstitusikan ke Persamaan 6–13
akan diperoleh
2
1 2
t t
ω ω ω
θ ω α
α α
− −
⎛ ⎞
⎛ ⎞
= +
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
⎝ ⎠
Ȧ
2 2
2
t
s ω
ω α
= +
6-15
7. Analogi Gerak Translasi dan Gerak Rotasi
Gerak rotasi dan gerak translasi persamaan gerak memiliki banyak persamaan. Besaran gerak translasi memiliki hubungan dengan gerak rotasi.
Hubungan tersebut menghasilkan bentuk rumus gerak rotasi yang bisa dianalogikan dengan gerak translasi, seperti terlihat pada Tabel 6.1 berikut.
Gerak Translasi Gerak Rotasi
Hubungannya
Perpindahankedudukan Kecepatan linear rata-rata
Kecepatan linear sesaat Menentukan posisi dari
fungsi kecepatan linear
Percepatan linear rata- rata
Percepatan linear sesaat Menentukan kecepatan
dari fungsi percepatan Gerak lurus berubah
beraturan GLBB
sr Δ
Δ s
v = t
v = ds
dt = +
∫
r r
vdt Δ
= Δ
v a
t a =
d dt
v =
+
∫
v v
adt
v = v + at
s = v t +
1 2
at v
2
= v
2
+ 2as
Perpindahan sudut
θ
Kecepatan sudut rata-rata
ω
Kecepatan sudut sesaat ω
Menentukan posisi sudut dari fungsi kecepatan
sudut
Percepatan sudut rata- rata
θ
Percepatan linear sesaat Menentukan kecepatan
dari fungsi percepatan Gerak melingkar berubah
beraturan GMBB
θ ω
Δ =
Δt ș
θ ω =
d dt
θ θ ω
= +
∫
dt ω
α
Δ =
Δt
ω α
= d
dt
ω ω α
= +
∫
dt
ω
=
ω
+
α
t θ =
ω
t + 1
2 α t
2
ω
2
= ω
2
+ 2 α θ
s = θ r
ω v
r =
v =
ω
r
α a
r =
a =
α
r
Gambar 6.7
Percepatan linear dan percepatan sudut.
v a
a
t
a
r
r r
8. Percepatan Linear dan Percepatan Sudut
Perhatikan Gambar 6.7 berikut.
Gerak Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar
113
Contoh
6.4
Piringan hitam bergerak melingkar dengan kecepatan sudut 32 rads. Kemudian, kecepatannya berkurang menjadi 2 rads setelah 10 sekon.
a. Berapakah percepatan sudut meja jika dianggap konstan?
b. Jika radius meja putar adalah 10 cm, berapakah besar percepatan tangensial
dan percepatan sentripetal sebuah titik di tepi piringan pada saat t = 10? c.
Berapakah percepatan totalnya?
Jawab Diketahui:
ω = 32 rads,
ω
t
= 2 rads, r = 10 cm, dan t = 10 s. a.
Kecepatan sudut awal diperoleh dari persamaan ω = ω
+ at. 2 rads = 32 rads +
α
10 s atau
α
= –3 rads
2
Tanda negatif menunjukkan bahwa putaran piringan hitam diperlambat. b.
Percepatan tangensial a
t
sebuah titik yang terletak pada jarak r = 10 cm dari pusat rotasi adalah
a
t
= α r =-3 rads
2
10 cm = –30 cms
2
diperlambat Percepatan sentripetal dihitung sebagai berikut
a
s
= ω
2
r = 2 rads
2
10 cm = 40 cms
2
c. Percepatan total benda adalah.
2 2
2 2 2 2
t s
2, 42 cms 168 cms
a a
a =
+ =
+ = 50 cms
2
.
• Posisi sudut
• Kecepatan sudut
• Percepatan sudut
• Gerak melingkar beraturan
• Gerak melingkar berubah
beraturan
Kata Kunci
Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.
1. Posisi sudut suatu titik pada roda dinyatakan oleh
persamaan
θ
= 2t
3
– 3t
2
+ 6 rad dengan t dalam sekon. Tentukanlah:
a posisi sudut titik tersebut pada saat t = 2 sekon;
b kecepatan sudut rata-rata selama 4 sekon
pertama; c
kecepatan sudut titik pada saat t = 4 sekon; d.
percepatan sudut pada saat t = 2 sekon. 2.
Sebuah roda berotasi. Sebuah titik pada roda tersebut memenuhi persamaan kecepatan sudut
ω = 2t + 4, dengan satuan
ω dalam rads dan t dalam sekon. Tentukanlah:
a. percepatan sudut partikel;
b. kecepatan sudut awal partikel;
c. perpindahan sudut partikel antara t = 0 sampai
t = 4 sekon. 3.
Sebuah benda yang massanya 2 kg meluncur di jalan lingkaran vertikal licin dan berjari-jari r = 2 m. Jika
laju benda di titik A yang terletak di jari-jari lingkaran adalah 2
5
ms dan g = 10 ms
2
, tentukan: a.
percepatan sentripetal benda; b.
percepatan sudut benda; c.
percepatan total benda. 4.
Dari keadaan diam, benda tegar melakukan gerak melingkar dengan percepatan sudut 5 rads
2
. Titik P berada pada benda tersebut dan berjarak 20 cm
dari sumbu putar. Tepat setelah benda bergerak selama 0,69 sekon, tentukan:
a. percepatan tangensial yang dialami titik P;
b. percepatan sentripetal yang dialami titik P;
c. percepatan total titik P.
Soal Penguasaan
Materi
6.1
Titik P mengalami percepatan linear a yang terdiri atas percepatan tangensial a
t
dan percepatan sentripetal a
s
, serta percepatan sudut
α αα
α
. Percepatan tangensial adalah komponen percepatan menurut arah garis
singgung. Percepatan sentripetal terjadi akibat perubahan arah vektor kecepatan
dan arah percepatan sentripetal yang arahnya tegak lurus vektor kecepatan menuju pusat lingkaran. Hubungan antara besaran-besaran tersebut adalah
sebagai berikut.
a
t
= αr
a
s
= ω
=
2 2
r r
v 6-17
a =
2 2
2 4
t s
a a
r α
ω +
= +
