Gaya Sentripetal – Merupakan gaya yang membuat benda yang bergerak melingkar tetap mempertahankan posisinya. Gaya sentripetal mempunyai arah menuju ke pusatan lintasan putaran. Gaya sentripetal berkebalikan dengan gaya sentrifugal. Gaya ini mempunyai arah keluar dari titik pusat putaran. Faktanya gaya sentripetal ini hanya merupakan gaya khayalan yang tidak nyata. Ia menjadi ada karena adanya gerak sebuah benda yang melingkar dengan kecepatan tertentu. Secara sistematis gaya sentripetal dinyatakan dengan persamaan
Fsentripetal = – Fsentrifugal = m V2/R
Jika sobat amati, cukup banyak contoh gaya sentripetal yang bisa ditemukan. Misalnya pada saat sobat mengikat sebuah batu dengan tali kemudian memutarnya, tikungan mobil, dan benda yang bergerak melingkar lainnya.
Aplikasi Gaya Sentripetal Pada Tegangan Tali
Jika sobat memiliki sebuah benda kemudian diputar secara vertikal maka akan timbul yang namanya tegangan tali. Sering sekali soal fisika menanyakan tentang nilai tegangan tali dari benda yang diputar vertikal dengan menggunakan tali. Besarnya tegangan tali saat sobat memutar benda tersebut tergantung pada posisi benda. Tegangan tali akan berubah-ubah menyesuaikan posisi benda. Saat benda sobat putar kemungkinan ada tiga posisi.
a. Saat Benda Berada di Titik Terbawah
Perhatikan gambar di atas, saat benda berada di bawah gaya sentripetal akan serasa sebagai gaya yang arahnya tidak ke pusat putaran lagi melainkan menjauhi pusat putaran. Gaya yang berlawanan dengan gaya sentripetal ini disebut gaya sentrifugal. Tegangan tali arahnya ke dalam. Maka besarnya tegangan tali merupakan penjumlahan dari gaya sentrifugal dengan gaya berat benda.
T = Fs + mg
T = m (V2/R + g)
b. Saat Benda Berada di Titik Teratas
Pada saat di titik teratas, berat benda arahnya ke bawah sama dengan arah tegangan tali. Nilai tegangan tali ditambah dengan berat benda akan sama dengan gaya sentrifugal. Jadi besarnya tegangan tali sama dengan gaya sentrifugal dikurangi dengan berat benda.
T = Fs -W
T = Fs – mg
T = m (V2/R -g)
c. Saat Benda Membentuk Sudut Tertentu Terhadap Garis Vertikal
Saat tali membentuk sudut alfa terhadap garis vertikal maka analisis gayanya bisa tampak pada gambar berikut.
T + mg cos α = Fs
T = mg cos α – Fs
T = m (g cos α-V2/R)
T = FS + mg cos α
T = m (V2/R+ g cos α)
Contoh Soal Gaya Sentripetal pada Tegangan Tali
Sebuah batu bermassa 4 kg diikat oleh tali yang panjangnya 50 cm. Jika benda diputar dengan gerakan melingkar secara vertikal sempurna dengan kecepatan tetap 8 m/s maka berapa tegangan tali pada saat batu berada pada posisi paling atas?
Jawab:
T = m (V2/R -g)
T = 4 (82/0,5 – 10)
T = 4 (132-10)
T = 4 . 122 = 488 N
Itu tadi mengenai gaya sentripetal dan soal tegangan tali, semoga bermanfaat. 😀