Gaya Sentripetal dan Sentrifugal: Rumus & Contoh Soal

Posted on

Pengertian Gaya Sentripetal dan Sentrifugal serta dilengkapi dengan rumus hingga contoh soal akan kami uraikan secara sederhana agar bisa dengan mudah Anda pahami. Untuk pembahasan lebih lanjut, silahkan simak penjelasannya di bawah ini.

gaya sentripetal dan sentrifugal

Pengertian

Sentripetal

Gaya sentripetal merupakan gaya yang membuat benda bergerak melingkar. Benda bisa bergerak melingkar karena benda yang diputar tersebut mempunyai percepatan menuju pusat lingkaran.

Percepatan itu disebut dengan percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal disebabkan oleh gaya yang menuju ke pusat lingkaran atau disebut gaya sentripental.

Gaya sentripetal bisa diamati apabila menggunakan kerangka acuan inersial, yaitu kerangka acuan yang diam ataupun bergerak dengan kecepatan konstan terhadap bumi.

Contohnya adalah saat kita melihat benda berputar. Misalnya, bola yang diikatkan ke ujung tali diputarkan secara horizontal, gaya sentripetal akan membuat bola itu terus ditarik ke arah pusat sehingga bergerak secara melingkar. Gaya sentripetal ialah gaya dari tegangan tali yang diikatkan terhadap bola.

Sentrifugal

Selain gaya sentripetal, ada satu gaya yang mempunyai nama yang mirip, lho. Namanya gaya sentrifugal. Meski mempunyai nama yang mirip, gaya sentripetal dan sentrifugal memiliki definisi yang berbeda.

Gaya sentrifugal adalah gaya yang berlawanan dengan gaya sentripetal karena gaya sentrifugal menjauhi pusat lingkaran. Nah, gaya sentrifugal didefinisikan dengan kecenderungan benda untuk mengikuti jalan melengkung untuk menjauh dari pusat atau sumbu.

Gaya ini termasuk efek semu yang terjadi saat benda melakukan gerakan melingkar. Gaya sentrifugal disebut dengan gaya pseudo atau gaya khayal.

Gaya pseudo hanya ada apabila kerangka acuan yang kita ambil adalah kerangka acuan non-inersial. Misalkan, kerangka acuannya adalah bola, gaya sentrifugal ada saat kita berada dalam bola yang diputar tersebut. Gaya sentrifugal merupakan gaya yang secara jelas mendorong atau menarik objek dari pusat rotasi.

Gaya sentrifugal mempunyai besar yang sama dengan gaya sentripetal, hanya saja arahnya berbeda. Kedua gaya ini mengakibatkan adanya keseimbangan pada benda yang berada pada lintasan melingkar.

Rumus

Sentripetal

Saat suatu benda bergerak dalam lingkaran, gaya sentripetal (F) selalu bertindak menuju pusat lingkaran. Gaya sentripetal, yang diukur dalam newton (N) bisa 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)

Sentrifugal

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

F = ma = m v2/R 

Contoh Soal

Sentripetal

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

Jawab:

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 ?

Penyelesaian:

F = ma = mv2/r = mω2r = m(2 πf)2r

F = 4 m π2f2r = 4(50)  π2 (1/12)215

F = 125/6  π2  N

Sentrifugal

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

gaya sentripetal dan sentrifugal

Jawab:

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 ?

Penyelesaian:

F = ma = m v2/R

T sin 30° = m v2/R

T sin 30° = mg

gaya sentripetal dan sentrifugal