Gaya Sentripetal & Sentrifugal: Rumus, Contoh, Soal

Assalamualaikum temen-temen

Liburan rasanya gak lengkap ya kalau tanpa berkunjung ke tempat wisata. Apalagi ke tempat wisata yang memacu adrenalin, nah biasanya milenial pasti suka banget kalau pergi ke Dunia Fantasi di Ancol.

Banyaknya permainan yang sangat asik sekaligus membuat jantung kita lebih berdegub kencang tidak lepas loh dari ilmu fisika. Wah kok bisa ya?

Contohnya ketika kamu naik Ontang anting yang berputar cepat, rasanya seperti dilempar ke samping, atau ketika kamu naik Rajawali, jika kamu tidak berpegangan kamu pasti akan terpental. Mengapa demikian?

nah peristiwa diatas merupakan salah satu contoh gaya sentrifugal !!

Gaya sentrifugal ini berkaitan erat dengan gaya sentripetal (gaya yang membuat objek bergerak melingkar).  

Nah, Untuk lebih jelas lagi, pembahasan kali ini yaitu tentang gaya sentripetal dan sentrifugal J

Pengertian Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal adalah gaya yang menyebabkan percepatan sentripetal. Secara umum gaya ini membuat suatu objek bergerak melingkar dengan percepatan sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran.

Apa pun objeknya, jika ia bergerak dalam lingkaran, ada kekuatan yang bertindak sehingga menyebabkannya menyimpang dari jalur garis lurus, mempercepat ke dalam dan bergerak sepanjang jalur melingkar.

Gaya sentripetal dapat diamati menggunakan kerangka inersial yaitu kerangka yang memiliki kecepatan kosntan atau diam terhadap bumi.

Gaya Sentripetal

untuk lebih memahami gaya sentripetal pahami contoh berikut :

  1. Gaya gravitasi bumi dan matahari menyebabkan bum berputar mengelilingi matahari. Gaya gravitasi inilah yang berperan sebagai gaya sentripetal  
  2. Gaya Tarik antara elektron dengan proton pada atom hydrogen menyebabkan elektron berputar mengelilingi proton. Gaya Tarik ini berperan sebagai gaya sentripetal
  3. Ember yang diikatkan tali dan diputar, Karena ember air diikatkan ke tali dan dipintal dalam lingkaran, gaya tarik yang bekerja pada ember memberikan gaya sentripetal yang dibutuhkan untuk gerakan melingkar.

Baca juga Momen Gaya.

Rumus Gaya Sentripetal

Ketika suatu benda bergerak dalam lingkaran, gaya sentripetal (F) selalu bertindak menuju pusat lingkaran.

Gaya sentripetal, yang diukur dalam newton (N) dapat berupa gaya yang berbeda dalam pengaturan yang berbeda, dapat berupa gravitasi, gesekan, tegangan, angkat, tarikan elektrostatik dll

Rumus gaya sentripetal dimulai dari hukum 2 newton :

F = m.a

a=F/m

karena percepatan sentripetal adalah v2/r maka

v2/r = F/m

Sehingga diperoleh ;

Fsentripetal = mv2/r

Karena arahnya selalu ke pusat lingkaran maka diubah menjadi ω (omega) yaitu kecepatan sudut dengan r (jari-jari) lingkaran, maka gaya sentripetal juga dapat ditulis :

Fsentripetal =mrω2

Keterangan :

  • Fsentripetal = gaya sentripetal (n)
  • m = massa (kg)
  • v = kecepatan (m/s)
  • r = jari-jari (m)
  • ω = kecepatan sudut (rad/s)

Baca juga Gaya Listrik & Gaya Gerak Listrik.

Contoh Soal Gaya Sentripetal

  1. Di dufan terdapat permainan bianglala raksasa atau kincir raksasa. Kincir ini berputar sebanyak 5 putaran setiap menit. Hitunglah gaya yang dialami seseorang yang memiliki massa 50 kg duduk dan ikut berputar dengan kincir ini pada radius 15 m dari pusat kincirnya!
Pembahasan

Kincir berputar sebanyak 5 putaran tiap menit sehingga tiap detiknya memiliki perbandingan 5/60 = 1/12 putaran. Maka diperoleh frekuensi yaitu 1/12 Hz.

Gaya yang dialami seseorang tersebut adalah gaya sentripetal. Gaya ini mengubah arah kecepatan orang tersebut.

Diketahui :

F=1/12 Hz

R= 15 m

M=50 kg

Ditanya :

F ?

Dijawab :

F = ma = mv2/r = mω2r = m(2 πf)2r

F = 4 m π2f2r = 4(50)  π2 (1/12)215

F = 125/6  π2  N

2. Jika jari-jari dan kecepatan benda dilipatduakan apa yang akan terjadi pada gaya sentripetal ?

Pembahasan

Gaya sentripetal berbanding lurus dengan kecepatan kuadrat dan berbanding terbalik dengan jari-jarinya. Dengan begitu kecepatan menjadi dua kali maka akan memengaruhi gaya sentripetal menjadi 4 kali.

Dan jika jari-jarinya diperbesaer dua kali maka gaya sentripetalnya menjadi berkurang ½ kali. Sehingga kita memperoleh gaya sentripetal benda sekarang adalah 4 x (1/2) = 2 kali gaya sentripetal mula-mula.

v2=2v1

r2 = 2r1

maka F2 adalah

Contoh Soal Gaya Sentripetal

F2 = m = m = 2 m = 2 F1

Baca juga Gaya Pegas.

Pengertian Gaya Sentrifugal

Gaya sentrifugal adalah gaya inersia yang muncul pada setiap objek yang berputar. Gaya ini berlaku dalam kerangka referensi berputar (melingkar).

Gaya sentrifugal merupakan lawan dari gaya sentripetal karena yang dilihat adalah efek semu yang ditimbulkan oleh sebuah benda yang melakukan gerak melingkar, atau melihat sistem dari sudut pandang objek yang bergerak.

Mengapa disebut efek semu?

Karena gaya ini tidak disadari dan bisa disebut juga sebagai gaya khayal yang memudahkan kita belajar ilmu fisika dari sudut pandang/kerangka acuan yang berbeda.

Contoh Gaya Sentrifugal

Arah gaya sentrifugal selalu menjauhi pusat lingkaran, dan gaya ini memiliki fungsi untuk mengimbangi gaya sentripetal sehingga benda yang bergerak melingkar dalam keadaan setimbang.

Gaya sentrifugal dapat diamati pada kerangka acuan non-inersial. Artinya kita mengamati dari objek, misal kita mengendarai motor dijalur melingkar, nah kita sebagai objeknya dapat mengamati gaya sentrifugal.

Rumus Gaya Sentrifugal

Rumus gaya sentrifugal sama dengan rumus gaya sentripetal yang membedakan hanya arahnya saja.

F = ma = m v2/R 

Gaya Sentrifugal

Baca juga Resultan Gaya.

Contoh Soal Gaya Sentrifugal

Sebuah benda berputar seperti tampak pada gambar. Tentukanlah kecepatan linier benda agar θ = 30°. Diketahui panjang tali l = 0.5 m

Contoh Soal Gaya Sentrifugal
Pembahasan

Gaya yang membuat berputar adalah gaya sentripetal. Dan gaya yang membuat benda terpental adalah gaya sentrifugal sehingga gaya ini terdiri dari proyeksi tegangan tali ke bidang datar T sin θ.

Gaya-gaya vertical seimbang mg = T sin θ

Diketahui :

θ = 30°

l = 0.5 m

Ditanya :

V ?

Jawab :

F = ma = m v2/R

T sin 30° = m v2/R

T sin 30° = mg

Contoh Soal Gaya Sentrifugal 2

Demikian pembahasan tentang gaya sentripetal dan gaya sentrifugal. Semoga bermanfaat. Baca juga Gaya Gravitasi.