Isi
- TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
- Apa itu Gaya Sentripetal?
- Formula untuk Gaya Sentripetal dan Akselerasi Centripetal
- Kiat
- Menemukan Kekuatan Sentripetal Dengan Informasi Tidak Lengkap
Benda apa pun yang bergerak dalam lingkaran berakselerasi, meskipun kecepatannya tetap sama. Ini mungkin tampak berlawanan dengan intuisi karena bagaimana Anda dapat memiliki akselerasi tanpa perubahan kecepatan? Faktanya, karena akselerasi adalah tingkat perubahan kecepatan, dan kecepatan termasuk kecepatan dan arah gerakan, mustahil untuk memiliki gerakan melingkar tanpa akselerasi. Menurut hukum kedua Newton, akselerasi apa pun (Sebuah) terkait dengan gaya (F) oleh F = ma, dan dalam kasus gerakan melingkar, gaya yang dimaksud disebut gaya sentripetal. Mengerjakan ini adalah proses yang sederhana, tetapi Anda mungkin harus memikirkan situasi dengan cara yang berbeda tergantung pada informasi yang Anda miliki.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Dibaca)
Temukan gaya sentripetal menggunakan rumus:
F = mv2 / r
Sini, F referensi gaya, m adalah massa obyek, v adalah kecepatan tangensial objek, dan r adalah jari-jari lingkaran yang dilaluinya. Jika Anda tahu sumber gaya sentripetal (gravitasi, misalnya), Anda dapat menemukan gaya sentripetal menggunakan persamaan untuk gaya tersebut.
Apa itu Gaya Sentripetal?
Gaya sentripetal bukan gaya dengan cara yang sama dengan gaya gravitasi atau gaya gesekan. Gaya sentripetal ada karena percepatan sentripetal ada, tetapi penyebab fisik gaya ini dapat bervariasi tergantung pada situasi spesifik.
Pertimbangkan gerakan Bumi mengelilingi matahari. Meskipun kecepatan orbitnya konstan, ia berubah arah terus menerus dan karenanya memiliki percepatan yang diarahkan ke matahari. Akselerasi ini harus disebabkan oleh suatu gaya, menurut hukum gerak pertama dan kedua Newton. Dalam kasus orbit Bumi, gaya yang menyebabkan percepatan adalah gravitasi.
Namun, jika Anda mengayunkan bola pada tali dalam lingkaran pada kecepatan konstan, gaya yang menyebabkan akselerasi berbeda. Dalam hal ini, gaya berasal dari ketegangan dalam string. Contoh lain adalah mobil mempertahankan kecepatan konstan tetapi berputar dalam lingkaran. Dalam hal ini, gesekan antara roda mobil dan jalan adalah sumber gaya.
Dengan kata lain, gaya sentripetal ada, tetapi penyebab fisiknya tergantung pada situasinya.
Formula untuk Gaya Sentripetal dan Akselerasi Centripetal
Akselerasi sentripetal adalah nama untuk akselerasi yang langsung menuju pusat lingkaran dengan gerakan memutar. Ini didefinisikan oleh:
Sebuah = v2 / r
Dimana v adalah kecepatan objek dalam garis tangensial ke lingkaran, dan r adalah jari-jari lingkaran tempat ia bergerak. Pikirkan tentang apa yang akan terjadi jika Anda mengayunkan bola yang terhubung ke tali dalam lingkaran, tetapi tali itu putus. Bola akan terbang dalam garis lurus dari posisinya pada lingkaran pada saat talinya putus, dan ini memberi Anda gambaran apa v artinya dalam persamaan di atas.
Karena hukum kedua Newton menyatakan bahwa gaya = massa × akselerasi, dan kami memiliki persamaan untuk akselerasi di atas, gaya sentripetal harus:
F = mv2 / r
Dalam persamaan ini, m mengacu pada massa.
Jadi, untuk menemukan gaya sentripetal, Anda perlu mengetahui massa objek, jari-jari lingkaran yang dilaluinya dan kecepatan tangensialnya. Gunakan persamaan di atas untuk menemukan gaya berdasarkan faktor-faktor ini. Kuadratkan kecepatan, gandakan dengan massa dan kemudian bagi hasilnya dengan jari-jari lingkaran.
Kiat
Menemukan Kekuatan Sentripetal Dengan Informasi Tidak Lengkap
Jika Anda tidak memiliki semua informasi yang Anda butuhkan untuk persamaan di atas, mungkin sepertinya menemukan gaya sentripetal tidak mungkin. Namun, jika Anda memikirkan situasinya, Anda seringkali dapat mengetahui kekuatan apa yang mungkin terjadi.
Misalnya, jika Anda mencoba menemukan gaya sentripetal yang bekerja di planet yang mengorbit bintang atau bulan yang mengorbit planet, Anda tahu bahwa gaya sentripetal berasal dari gravitasi. Ini berarti Anda dapat menemukan gaya sentripetal tanpa kecepatan tangensial dengan menggunakan persamaan biasa untuk gaya gravitasi:
F = Gm1m2 / r2
Dimana m1 dan m2 adalah massa, G adalah konstanta gravitasi, dan r adalah pemisahan antara dua massa.
Untuk menghitung gaya sentripetal tanpa jari-jari, Anda memerlukan lebih banyak informasi (keliling lingkaran yang terkait dengan jari-jari C = 2π_r, misalnya) atau nilai percepatan centripetal. Jika Anda mengetahui percepatan centripetal, Anda dapat menghitung gaya centripetal secara langsung menggunakan hukum kedua Newton, _F = ma.