Modul Pembelajaran Fisika Gerak Melingkar

MODUL PEMBELAJARAN FISIKA

GERAK MELINGKAR

Untuk SMA Kelas X

Mahasiswa PPG Angkatan 4 1

Disusun Oleh: Irawan Guntur, S.Pd

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa
karena dapat terselesaikannya modul gerak melingkar mata pelajaran
Fisika SMK kelas X. Modul ini bertujuan untuk membantu siswa SMA
dalam memahami penggunaan dan pengembangan konsep – konsep
materi gerak melingkar agar lebih terarah. Kami berharap bahwa
modul ini juga dapat menambah referensi bagi siswa SMA dalam
pembelajaran Fisika.

Dalam modul ini memuat tentang uraian materi-materi yang
berkaitan dengan “Gerak Melingkar”. Selain itu untuk memudahkan
pemahaman juga terdapat rangkuman. Kami juga menyisipkan
gambar dan contoh soal terkait dengan materi gerak melingkar ini
serta info-info tentang sains atau penerapan dalam kehidupan sehari-
hari yang berkaitan dengan materi. Kami berusaha menyusun modul
ini sesuai dengan kebutuhan siswa dan guru sehingga dapat terjadi
kegiatan belajar mengajar yang lebih komunikatif dan optimal.

Akhirnya, kami mengucapkan terimakasih kepada semua pihak
yang telah membantu dalam penyusunan modul ini, semoga dapat
memberikan andil dalam kemajuan siswa untuk mempelajari Fisika.
Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan
modul ini. Untuk itu, kritik dan saran bagi kesempurnaan modul ini
sangat kami harapkan. Semoga modul ini dapat memberikan manfaat
bagi pembentukan ketrampilan dan hasil belajar siswa dalam
penerapan materi Fisika di kehidupan sehari–hari.

Tangerang, 23 September 2021

2

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR…………………………………………………………………….………… 2
DAFTAR ISI……………………………………………………………………………..………….. 3
PETA PETA KONSEP……………………………………………………………….……………………. 4
PENDAHULUAN………………………………………………………………………............ 6
A. Identitas Modul………………………………………………………………………....... 6
B. Kompetensi Dasar…………………………………………………………......………… 6
C. Deskripsi Materi……………………………………………………………….......……… 6
D. Relevansi…………………………………………………………………………..…………… 7
E. Petunjuk Penggunaan Modul…………………………………………………....... 7
F. Materi Pembelajaran……………………………………………………………………… 8
INTI…………………………………………………………………………..………………………... 9
A. Capaian Pembelajaran…………………………..……………………………………… 9
B. Sub Capaian Pembelajaran……………………………………………………………. 9
C. Uraian Materi…………………………………………………………………….…………… 10

1. Gerak Melingkar Beraturan……………………………………………………… 10
2. Besaran Fisis Dalam Gerak Melingkar…………………………………….. 11

a. Periode dan frekuensi………………………………………………………… 12
b. Perpindahan sudut………………………………………………..…………… 13
c. Kecepatan Linier…………………………………………………….…………… 15
d. Kecepatan Sudut………………………………………………………………… 16
e. Percepatan sudut………………………………………………………………… 16
3. Hubungan Roda-Roda……………………………………………………………… 21
4. Gerak Melingkar Berubah-Beraturan………………………………………. 23
D. Contoh Soal……………………………………………………………………………………. 25
E. Diskusi……………………………………………………………………………………………. 27
PENUTUP……………………………………………………………………………………… 28
A. Rangkuman…………………………………………………………………………………... 28
B. Tes Formatif…………………………………………………………………………………… 30
C. Kunci Jawaban……………………………………………………………………………….. 33
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………………………. 34

3

KONSEP

4

KATA KUNCI

 Periode adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu putaran.
 Frekuensi adalah banyanya putaran dalam waktu tertentu.
 Radian adalah salah satu satuan sudut
 Kecepatan linier adalah kecepatan dalam lintasan lurus
 Kecepatan sudut adalah kecepatan sudut dalam gerak melingkar
 Percepatan tangensial adalah perubahan kecepatan tangensial

dalam selang waktu tertentu dimana arah percepatan tangensial
selalu menyinggung lintasan putarnya
 Gaya sentripetal adalah gaya yang diakibatkan oleh percepatan
sentrpetal yang arahnya menuju pusat lingkaran

5

PENDAHULUAN

A. Identitas Modul

Mata Pelajaran : Fisika

Kelas/Semester : X/Gasal

Alokasi Waktu : 2 X 3 Jam Pelajaran (@25 menit)

Judul Modul : Gerak Melingkar

B. Kompetensi Dasar

3. 5 Menganalisis besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju
konstan (tetap) dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4.5 Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya tentang gerak
melingkar, makna fisis dan pemanfaatannya

C. Deskripsi Singkat Materi

Pada materi sebelumnya kalian sudah memahami tentang gerak
lurus. Selain gerak lurus ada juga gerak melingkar, gerak melingkar
merupakan gerak benda yang lintasannya berbentuk lingkaran. Banyak
contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari, seperti gerak
jarum jam, gerak roda sepeda, gerak baling-baling kipas angin, mobil
yang menikung, gerak kincir angin, gerakan seorang pelari yang
menempuh lintasan berbentuk lingkaran. Gambarlah sebuah lingkaran
besar diatas kertas, maka tanpa sengaja kalian telah membuat pena
yang kalian pegang melakukan gerak melingkar.

Pada modul ini kalian akan mempelajari beberapa besaran yang
berkaiatan dengan gerak melingkar, seperti frekuensi putaran, periode

6

putaran, kecepatan sudut, kelajuan linier dan percepatan sentripetal.
Secara khusus kalian juga akan mempelajari tentang dua jenis gerak
melingkar yang paling sederhana, yaitu Gerak melingkar Beraturan
(GMB) dan Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB). Untuk
mempermudah pemahaman , kalian akan melihat analogi antara gerak
melingkar beraturan dengan gerak lurus beraturan serta antara gerak
melingkar berubah beraturan dengan gerak lurus berubah beraturan.
Kalian juga akan mempelajari tentang salah satu aplikasi gerak
melingkar yaitu hubungan roda-roda.

D. R

elevansi

Materi Gerak melingkar sangat bermanfaat bagi peserta didik karena
gerak melingkar sangat sering ditemui siswa dalam kehidupan sehari-
hari. Dengan memepelajari materi gerak melingkar siswa dapat
mengenalisis fenomena gerak melingkar yang ada dilingkungan.
Diharapkan dengan memahami materi gerak melingkar siswa dapat
mengaplikasikan dalam teknologi untuk membuat alat-alat inovatif yang
akan bermanfaat dalam kemajuan teknologi.

E. P
etunjuk Penggunaan Modul
K
1.
alian harus belajar dengan sabar dan tekun sehingga Kalian bisa
tahu, mau, dan mampu melakukan aktifitas berpikir tingkat tinggi
melalui modul ini.

7

2. Carilah sumber referensi lain untuk menambah pengetahuan dan
pemahaman tentang gerak melingkar melalui buku bacaan lain dan
browsing internet.

3. Kerjakan latihan modul Gerak Melingkar ini di buku kerja atau
langsung mengisikan pada bagian yang telah disediakan. Kalian
dapat bekerja sendiri, namun akan lebih baik apabila bekerjasama
dengan teman lain sekaligus berlatih untuk berkolaborasi dan
berkomunikasi dengan baik.

4. Kalian dapat belajar bertahap dan berlanjut melalui kegiatan belajar
pada modul ini. Jika sudah semua tahapan silahkan kalian berlatih
sebagai persiapan mengikuti tes formatif dengan mengerjakan
latihan pada modul ini Kalian boleh sendiri atau mengajak teman
lain yang sudah siap untuk mengikuti tes formatif agar Anda dapat
belajar ke Modul berikutnya.

F. M
ateri Pembelajaran

Modul ini terbagi menjadi 2 kegiatan pembelajaran dan didalamnya
terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.
Pertama : Gerak Melingkar Beraturan
Kedua : Hubungan Roda-Roda pada Gerak Melingkar

8

INTI
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1
GERAK MELINGKAR BERATURAN

A. Capaian Pembelajaran

Menganalisis besaran fisis gerak melingkar dengan laju konstan dan
penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

B. Sub Capaian Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan kalian mampu:
1. Mengidentifikasi besaran frekuensi, frekuensi sudut, periode, dan

sudut tempuh yang terdapat pada gerak melingkar dengan laju
konstan
2. Menjelaskan karakteristik Gerak Melingkar Beraturan (GMB)
3. Menjelaskan karakteristik Gerak Melingkar Berubah Beraturan
(GMBB)
4. Menerapkan prinsip roda-roda yang saling berhubungan secara
kualitatif

9

5. Menganalisis penerapan gerak melingkar beraturan dalam
kehidupan sehari-hari

C. Uraian Materi

Wahana permainan ontang-

anting banyak terdapat di tempat

rekreasi seperti Dunia Fantasi.

Permainan ini sangat terkenal dan

sangat digemari. Permainan ini

ada hampir di seluruh Taman

Rekreasi di seluruh dunia. Pada

Gambar 1. Ontang anting saat kalian mencoba menaiki
Sumber: https://travel.tempo.co/ wahana ontang-anting terasa
seperti menaiki ayunan yang

berputar dengan kecepatan tinggi. Posisi awal tempat duduk kalian

mendekati sumbu putar, pada saat ontang-anting berputar semakin

cepat kalian akan merasa seperti terdorong ke samping atau

terlempar keluar.

Untuk mengetahui penyebab adanya sensasi terlempar keluar
pada saat menaiki wahana ontang anting, kalian dapat membaca dan
memahami konsep gerak melingkar yang ada di dalam modul ini.

10

Kalian dapat melakukan diskusi dengan teman dan guru untuk
mengetahui penyababnya dengan dipandu modul ini.

Sebelum melanjutkan, manfaatkan pengetahuan dan
keterampilan yang sudah kalian miliki untuk menganalisis fenomena
gerak melingkar pada ontang-anting. Jika kalian merasa kesulitan,
coba ikuti pertanyaan berikut agar pikiran anda tertuntun dengan
baik.
1) Bagaimana Anda menjelaskan fungsi sabuk pengaman dan tali
sebagai pegangan pada Ontang –anting?
2) Dapatkah Anda menjelaskan mengapa ketika menaiki ontang-
anting akan terasa terlempar keluar lintasan?
Tuliskan jawaban kalian di buku catatan. Bagaimana sekarang? Sudah
bisa menggambarkan jika ternyata konsep fisika khususnya gerak
melingkar ternyata digunakan dalam kehidupan sehari-hari, bahkan
pada wahana permainan yang sering kalian mainkan. Berikutnya,
mari kita lanjutan kegiatan belajar tentang gerak melingkar melalui
modul ini.

1. Gerak Melingkar Beraturan

Gerak melingkar merupakan gerak benda yang lintasannya
membentuk lingkaran. Contohnya gerak roda sepeda yang berputar
pada porosnya, putaran jarum jam, komedi putar serta masih
banyak lagi aplikasinya dalam kehidupan sehari–hari. Gerak
Melingkar Beraturan Merupakan gerak melingkar yang besar
kecepatan sudutnya (ω) tetap. terhadap waktu atau percepatannya
sudutnya ( ) sama dengan nol. Jika kecepatan linearnya tetap
maka kecepatan angulernya (besar dan arah) juga bernilai tetap.

11

Lakukanlah percobaan sederhana berikut agar kalian lebih

memahami tentang gerak melingkar. Ikatlah sebuah tali pada

sebuah bola kemudian pegang ujung tali dan putarlah tali dan bola

dengan kecepatan tetap hingga membentuk gerak melingkar. Di sini

dikatakan bola melakukan gerak melingkar beraturan. Jadi, gerak

melingkar beraturan didefinisikan sebagai gerak suatu benda yang

menempuh lintasan berbentuk lingkaran dengan kelajuan linier

konstan. Perhatikan gerak bola, apakah bola terpental keluar?,

Bagaimana jika alat tersebut ditambah satu bola lagi, apa yang

terjadi? Apakah kedua bola

tersebut ketika diputar akan

bertabrakan?, jika tali

dipotong, bagaimanakah

Gambar 2. Memutar bola gerak bola? Jelaskan
Sumber: https://www.chegg.com/ pendapatmu! Tuliskan

jawaban kalian di buku catatan.

Benda yang bergerak melingkar beraturan memiliki kelajuan
linier yang tetap namun memiliki kcepatan linier yang tidak konstan
karena arahnya yang selalu berubah. Contoh gerak melingkar
beraturan yang kita saksikan dalam kehidupan sehari-hari antara
lain gerak jarum jam, gerak baling-baling kipas angin, gerak jari-jari
sepeda yang dikayuh dan gerak komidi putar.

2. Besaran Fisis Dalam Gerak Melingkar
a.Periode dan frekuensi
Periode putaran adalah waktu yang diperlukan suatu benda
untuk melakukan satu putaran.

12

T  waktu atau T t
jumlah putaran n

Frekuensi adalah jumlah putaran yang dilakukan benda

dalam satuan waktu.

f  jumlah putaran atau f n
waktu t

Dari kedua persamaan tersebut terdapat hubungan antara

periode dan frekuensi :

T1
f

Keterangan :
n = jumalah putaran
t = waktu (sekon)
T = Perioda (sekon)
f = frekuensi (Hertz atau Hz)

b. Perpindahan sudut (θ)

Untuk memahami apa yang dimaksud perpindahan sudut,
mari kita tinjau sebuah contoh gerak melingkar, misanya gerak
roda kendaraan yang berputar. Ketika roda berputar, tampak
bahwa selain poros alias pusat roda, bagian lain dari roda selalu
berpindah terhadap pusat roda sebagai kerangka acuan.
Perpindahan pada gerak melingkar disebut perpindahan sudut
( ). Jam dinding yang kalian lihat setiap hari juga merupakan
salah satu contoh dari gerak melingkar. Pada saat jarum jam
bergerak dari titik awalnya, jarum jam melakukan gerak

13

melingkar dengan perubahan sudutnya adalah sudut antara
posisi awal jarum jam dan posisi akhir jarum jam.

Gambar 3. Perpindahan sudut dan jam

Pada gambar 3 dapat diketahui bahwa perpindahan sudut
( ) adalah sudut yang disapu oleh sebuah garis radial mulai
dari posisi awal garis A, , ke posisi akhir garis B, . Maka
=– .

Ada tiga cara mengukur perpindahan sudut , yaitu :
a. Mengukur dalam derajat (o), dimana satu putaran penuh

sama dengan 360o.
14

b. Mengukur dalam putaran, dimana satu lingkaran penuh

menyatakan satu putaran.sehingga 1 putaran = 360o.

c. Mengukur dalam radian. Perpindahan sudut ( )

merupakan jarak yang ditempuh (s) dengan jari – jari roda

(r). Satuan dalam radian. Secara matematis dituliskan :

Untuk 1 putaran (s = ) persamaan di atas menjadi

Jadi, 1 putaran = rad = 360° atau

1rad = 1 putaran 3600  57,30
2 2

Panjang lintasan yang ditempuh benda tersebut untuk satu

lingkaran penuh sama dengan keliling lingkaran dengan r

adalah jari-jari lingkaran.

Hubungan antara perpindahan linear pada titik A yang
menempuh lintasan lingkaran sejauh x dan perpindahan sudut
(dalam satuan radian), dinyatakan sebagai berikut :

c. Kecepatan Linear (Kecepatan Tangensial)

15

Gambar 4. Kecepatan Liniear

Benda melakukan gerak melingkar beraturan dengan arah
gerak berlawanan arah jarum jam dan berawal dari titik A.
Selang waktu yang dibutuhkan benda untuk menempuh satu
putaran adalah T. Pada satu putaran, benda telah menempuh
lintasan linear sepanjang satu keliling lingkaran , dengan r
adalah jarak benda dengan pusat lingkaran (O) atau jari-jari
lingkaran. Kecepatan linear (v) merupakan hasil bagi panjang
lintasan linear yang ditempuh benda dengan selang waktu
tempuhnya.

Dari persamaan di atas kita bisa menemukan hubungan antara
kelajuan linier dan kecepatan sudut

Keterangan :
: keliling lingkaran
: Kecepatan linear (m/s)
: Perioda (sekon)
: frekuensi (Hertz atau Hz)

16

d. Kecepatan Sudut (kecepatan anguler)
Dalam selang waktu , benda telah menempuh lintasan

sepanjang busur AB, dan sudut sebesar . Oleh karena itu,
kecepatan sudut merupakan besar sudut yang ditempuh tiap
satu satuan waktu. Satuan kecepatan sudut adalah rad/s.
Selain itu, satuan lain yang sering digunakan untuk
menentukan kecepatan pada sebuah mesin adalah rpm,
singkatan dari rotation per minutes (rotasi per menit).

Keterangan :
: Kecepatan sudut (rad/s)

2 : Satu putaran lingkaran
: Kecepatan linear (m/s)
: Perioda (sekon)
: frekuensi (Hertz atau Hz)

Hubungan kecepatan linear dengan kecepatan sudut

e. Percepatan sudut (α)
Benda yang bergerak melingkar memiliki kecepatan sudut

, apabila kecepatan sudut semakin besar maka benda akan
mengalami percepatan sudut . Sehingga percepatan sudut

17

didefenisikan sebagai perubahan kecepatan sudut tiap satuan
waktu.

Keterangan :

: percepatan sudut ( )

: kecepatan sudut ( )

: selang waktu (sekon)

Gambar 5. Percepatan sentripetal

Besar kecepatan linear pada gerak melingkar beraturan
adalah nol. Namun, arah kecepatan linear berubah setiap
waktu. Perubahan arah ini menyebabkan adanya selisih
kecepatan linear. Ketika sebuah objek bergerak dalam
lingkaran dengan kecepatan konstan, kecepatannya (yang
merupakan vektor) terus berubah. Kecepatannya berubah
bukan karena besarnya kecepatan berubah tetapi karena
arahnya. Kecepatan yang terus berubah ini berarti bahwa objek

18

tersebut sedang berakselerasi (percepatan sentripetal). Agar
akselerasi in terjadi harus ada gaya yang dihasilkan, gaya ini
disebut gaya sentripetal.

Adapun gaya sentripetal merupakan perkalian antara massa
benda dan percepatan sentripetal benda atau dapat
dirumuskan sebagai berikut:

Fs = m = m. ω2. R =

Keterangan :

Fs : Gaya Sentripetal (N)

v : Kecepatan linear (m/s)

T : Perioda (sekon)

f : frekuensi (Hertz atau Hz)

a : percepatan sudut ( )

ω : kecepatan sudut ( )

as : percepatan sentripetal ( )

Setiap benda yang bergerak melingkar memerlukan gaya
sentripetal yang berfungsi untuk mengubah arah gerak benda
sehingga tetap pada lintasan berupa lingkaran. Di dalam soal-
soal gerak melingkar kadang kala dikemukakan juga gaya
sentrifugal. Gaya ini berbeda dengan gaya sentripetal, karena

19

arah gaya sentripetal menuju pusat lingkaran sedangkan gaya
sentrifugal menuju ke luar dari pusat lingkaran. Sebagai
contoh, pada saat kita memutar sebuah batu yang kita ikat
dengan tali, maka tangan kita merasa tertarik oleh batu yang
arahnya ke luar. Gaya inilah yang disebut gaya sentrifugal.
Agar lebih memahami mengenai gerak melingkar dan
percepatan sentripetal, kalian dapat menonton video pada link
ini.

Gambar 6. Percepatan Sentripetal Gambar 7. Percepatan Sentripetal
https://www.youtube.com/watch https://www.youtube.com/watc

?v=cHG-UemiSgI h?v=cHG-UemiSgI

d. Hubungan antara Kecepatan Tangensial dengan Kecepatan
Sudut

Gambar 8. Kecepatan sudut

Besarnya kecepatan linear (v) benda yang menempuh lintasan
lingkaran sejauh ∆x dalam suatu waktu dapat dinyatakan dengan

20

persamaan :

Dengan mensubtitusikan , maka persamaan di atas menjadi:

Keterangan:
v: kecepatan sudut
r : jari-jari lingkaran (lintasan)
ω: kecepatan sudut

Dari persamaan di atas tampak bahwa semakin besar nilai r (semakin
jauh suatu titik dari pusat lingkaran), maka semakin besar kecepatan
linearnya dan semakin kecil kecepatan sudutnya.

e. Hubungan antara Percepatan Tangensial dengan Percepatan
Sudut
Besarnya percepatan tangensial untuk perubahan kecepatan linear
selama selang waktu tertentu dapat kita nyatakan dengan persamaan:

Dengan mensubtitusikan , maka persamaan di atas menjadi:

dimana:

21

αt : percepatan tangensial
r : jari-jari lingkaran (lintasan)
α : percepatan sudut
Berdasarkan persamaan ini, tampak bahwa semakin jauh suatu titik
dari pusat lingkaran maka semakin besar percepatan tangensialnya dan
semakin kecil percepatan sudut.

3. Hubungan Roda-Roda

Adakalanya dalam kehidupan

sehari-hari kita harus

menghubungkan dua roda atau

lebih untuk suatu keperluan.

Sepeda merupakan alat yang

paling lengkap untuk

Gambar 9. Sepeda menggambarkan hubungan roda-
Sumber: roda. Pada sepeda terdapat dua
hubungan roda-roda diantaranya
http://balisoulmate.com/news/sepeda-
ontel-tua-namun-mahal

poros pedal sepeda yang dihubungkan dengan rantai pada gir roda

belakang dan roda belakang yang menempel pada gir.

a) Hubungan Roda-Roda yang Seporos
Apabila ada dua buah roda yang seporos seperti pada gir

dengan roda belakang sepeda, maka kecepatan sudut keduanya
akan sama, gir dan roda belakang sepeda berputar dengan
kecepatan sudut yang sama. Jika roda A kita putar 1 putaran
penuh, maka roda B pun akan berputar 1 putaran penuh. Kedua
roda akan berputar searah, dan menempuh sudut yang sama

22

dalam selang waktu yang sama. Dengan demikian, kecepatan
sudut roda A akan sama dengan kecepatan sudut roda B.

Kecepatan sudut : ωA = ωB
Kecepatan linear :

Gambar 9. Roda-roda seporos

b) Hubungan Roda-Roda yang Bersinggungan
Apabila dua buah roda bersinggungan seperti poros pedal

sepeda yang dihubungkan dengan rantai pada gir roda belakang,
maka akibat persinggungan tersebut kelajuan linier kedua roda
akan sama dan roda akan berputar berlawanan arah.

Kecepatan linear : VA = VB
Kecepatan sudut : ωA RA = ωB RB

Gambar 10. Roda-roda bersinggungan

c) Hubungan Roda-Roda yang Dihubungkan dengan Tali/Rantai

Apabila dua roda dihubungkan dengan rantai, maka kelajuan

linier dari kedua benda akan sama, yaitu kelajuan linier dari lantai

itu sendiri dan roda A berputar searah dengan roda B.

23

Gambar 11. Roda-roda dihubungkan dengan tali

Kecepatan linear : VA = VB
Kecepatan sudut : ωA RA = ωB RB

4. Gerak Melingkar Berubah Beraturan
Selain gerak melingkar beraturan (GMB), ada jenis gerak

melingkar yang lain yang disebut dengan gerak melingkar berubah
beraturan (GMBB). Sebuah benda dikatakan melakukan GMBB apabila
benda tersebut bergerak melingkar dengan percepatan sudut yang
konstan. Hal ini ditandai dengan berubahnya kecepatan sudut benda
secara teratur. Jika kalian mengayuh roda sepeda hingga berputar cepat
dari keadaan diam, ada kemungkinan roda telah melakukan GMBB
karena kecepatan putaran roda bertambah secara teratur.

Pada GMBB besar kecepatan sudut, kelajuan linier dan percepatan
sentripetalnya senantiasa berubah. Biasanya, nilai yang dicari pada
besaran di atas adalah sesaat (nilai pada waktu tertentu). Untuk mencari
nilai sesaat ini masih dapat menggunakan perumusan yang berlaku pada
GMB, tetapi tentunya dengan nilai yang berlaku pada saat tersebut.

24

Dari penjelasan tentang GMB dan GMBB dapat disimpulkan bahwa
GMBB memiliki karakteristik sebagai berikut

a. Percepatan sudutnya konstan
b. Nilai kecepatan sudut, kalajuan linier, dan percepatan sudutnya

berubah secara teratur.

Analogi Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) dengan
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

GLBB GMBB
Perpindahan ( ) Perpindahan sudut ( )
Kecepatan awal ( ) Kecepatan sudut awal
Kecepatan akhir ( ) Kecepatan sudut akhir (
Percepatan ( ) Percepatan sudut

Rumus GLBB Rumus GMBB

25

Konsep gerak melingkar banyak digunakan dalam bidang teknologi
diantaranya pada kincir angin, baling-baling pesawat, dan roller coaster.

Gerak

melingkar pada kincir angina akan diubah menjadi energy listrik, gerak
melingkar pada baling-baling pesawat akan menggerakkan udara disekitar
pesawat yang akan menambah gaya angkat pesawat, dan konsep gerak
melingkar pada roller coaster digunakan agar kereta roller coaster pada
saat melewati lintasan berbentuk lingkaran dan berada pada titik tertinggi
tidak jatuh.

Gambar 12. Kincir Angin Gambar 13. Pesawat
Sumber: Sumber: https://www.pikist.com/

https://m.tribunnews.com/pendidikan

Gambar 14. Roller Coaster
Sumber: https://www.istockphoto.com/

D. Contoh Soal

26

1. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan dengan laju 2 m/s.
Jika jari – jari lintasannya 0,5 m, hitunglah periodenya
Jdiketahui :
av = 2 m/s
wr = 0,5 m
aditanya : T . . .
b
:

2. Roda A dan roda B saling bersinggungan sehingga bila roda A

berputar maka roda B ikut berputar juga. Jari – jari roda A, rA = 6

cm dan roda B, rB = 4 cm. Jika frekuensi roda A 8 Hz. Hitunglah

kecepatan sudut roda A dan roda B

diketahui :

rA = 6 m AB
rB = 4 m

fA = 8 Hz

dωA & ωB . . .?
iJawab :
t
a
n
ya :

27

3. Sebuah partikel bergerak melingkar beraturan dengan posisi sudut
awal 5 rad. Jika partikel bergerak dengan kecepatan sudut 10
rad/s, tentukanlah posisi sudut akhir pada saat t=5s!
Jawab:
Diketahui :
= 5 rad
ω = 10 rad/s
t=5s
Ditanya :
Jawab : = + ω.t
= 5 + 10 . 5
= 55 rad Jadi, posisi sudut akhir partikel adalah 55 rad.

4. Sebuah benda bergerak melingkar beraturan. Ketika t = 0 s posisi
sudutnya 4 rad. Setelah 5 detik posisi sudutnya menjadi 20 rad.
Tentukan:
a. Kecepatan sudutnya
b. Percepatan sentripetalnya jika diketahui jari-jari lingkaran 5cm.
Penyelesaian:
a.
b.

E. Diskusi

Setelah Anda memahami uraian singkat materi dan contoh di
atas, coba diskusikan dengan teman Anda soal berikut ini:
1. Sebutkan lima contoh benda yang bergerak melingkar dalam
kehidupan sehari-hari!

28

2. Dari kelima contoh tersebut, manakah yang merupakan gerak
melingkar beraturan dan jelaskan jawaban Anda!

3. Berilah contoh benda-benda angkasa yang bergerak melingkar.
Tentukanlah laju translasi dan laju sudutnya dengan melihat
data-data yang ada!

4. Seorang pembalap motor pada saat membelok ke kiri, maka
motor akan dimiringkan ke kiri, dan pada saat membelok ke
kanan akan dimiringkan ke kanan. Mengapa harus
demikian?Tulislah hasilnya pada buku kerja Anda!

5. Aduklah air dalam gelas, lihatlah ternyata air membentuk suatu
kerucut. Mengapa air bisa berbentuk kerucut?

6. Pada saat menaiki komidi putar kita melempar batu.
Bagaimanakah bentuk lintasan batu? Mengapa?

PENUTUP

A. Rangkuman
1. Kedudukan menyatakan posisi atau letak suatu benda
terhadap suatu titik acuan.
2. Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu
benda yang bergerak
3. Perpindahan adalah perubahan posisi benda terse-but dari titik
awalnya.
4. Kelajuan menyatakan jarak sebuah benda yang bergerak dalam
selang waktu tertentu

dimana : s = jarak (m), t = waktu (s), v = kecepatan (m/s)
5. Kecepatan menyatakan perpindahan sebuah benda yang bergerak

dalam selang waktu tertentu.

29

dimana : = kecepatan benda (m/s), s = perpindahan (m), t =
waktu tempuh (s)
6. Percepatan adalah gerak benda yang kecepatannya berubah tiap
satuan waktu.

dimana : = percepatan benda (m/s2), = kecepatan awal
benda (m/s), = kecepatan akhir benda (m/s), t1 = waktu awal
(s), t2 = waktu akhir (s)
Pada gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama
dalam selang waktu yang sama pula.
7. Suatu benda yang kecepatannya berubah secara beraturan
terhadap waktu dan lintasannya berupa garis lurus, maka
benda tersebut telah melakukan gerak lurus berubah beraturan
(GLBB).
8. Gerak vertikal adalah gerak yang lintasanya searah sumbu
y pada bidang koordinat kartesius.
9. Salah satu contoh gerak yang paling umum mengenai
gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah benda yang
mengalami jatuh bebas dengan jarak yang tidak jauh dari
permukaan tanah.
10. Gerak melingkar merupakan gerak benda yang lintasannya
membentuk lingkaran
11. Periode adalah waktu yang diperlukan suatu benda untuk
melakukan satu putaran.
12. Frekuensi adalah jumlah putaran yang dilakukan benda
dalam satuan waktu.

30

13. Ketika roda berputar, tampak bahwa selain poros alias
pusat roda, bagian lain dari roda selalu berpindah terhadap pusat
roda sebagai kerangka acuan. Perpindahan pada gerak melingkar
disebut perpindahan sudut (∆Ө)

14. Kecepatan linear (v) merupakan hasil bagi panjang lintasan
linear yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya

Keterangan : : keliling lingkaran
: Kecepatan linear (m/s)
: Perioda (sekon)
: frekuensi (Hertz atau Hz)

Pada dasarnya ada tiga macam hubungan roda-roda. Hubungan
tersebut yaitu hubungan antar dua roda seporos, bersinggungan,
dan dihubungkan dengan rantai

B. Tes Formatif

1. Apabila suatu titik bergerak melingkar dengan periode tetap
sebesar 1/8 sekon, maka titik itu bergerak melingkar ….
a. putaran tiap sekon, dengan laju anguler berubah

b. satu putaran selama 8 sekon, dengan laju tetap
c. delapan putaran tiap sekon, dengan laju anguler tetap
d. delapan putaran tiap sekon, dengan laju anguler berubah
e. delapan putaran tiap sekon, setelah itu diam

2. Sebuah benda melakukan gerak melingkar sebanyak 8 kali dalam
waktu 4 detik. Berapakah frekuensi yang dialami benda ...

a. 2 Hz

31

b. 5 Hz
c. 0,2 Hz
d. 4 Hz
e. 0,5 Hz

3. Pada suatu gerak melingkar beraturan, hubungan antara
kecepatan sudut (ω) dan frekuensi ( f ) atau periode (T ) adalah
…
a.
b.
c.
d.
e.

4. Dalam gerak melingkar beraturan hubungan antara kecepatan
linier (v), kecepatan sudut (ω), dan jari-jari (R) dinyatakan
dengan persamaan … .
a.
b.
c.
d.
e.

32

5. Ada sebuah baling-baling yang berputar dengan kecepatan sudut
10 rad/s. kemudian kecepatan liniear suatu titik pada baling-
baling berjarak 0,5 m dari sumbu putar adalah ….
a. 20 m/s
b. 10,5 m/s
c. 10 m/s
d. 9,5 m/s
e. 5 m/s

6. Sebuah benda berotasi dengan kecepatan 120/ rpm. Apabila
setelah 10 detik benda tersebut berhenti, besar sudut yang
ditempuh benda adalah …
a. 10 radian
b. 20 radian
c. 30 radian
d. 40 radian
e. 60 radian

7. Mula-mula sebuah roda andong berputar dengan kecepatan
sudut sebesar 20 rad/s. namun saat berputar dengan besar
sudut 10 radian, roda tersebut berhenti berputar. Percepatan
sudut roda andong adalah …
a. 10 rad.s-2
b. 20 rad.s-2
c. 30 rad.s-2
d. -10 rad.s-2
e. -20 rad.s-2

8. Tubuh manusia hanya dapat menahan percepatan sebesar 9 kali
percepatan gravitasi tanpa membahayakan diri. Pesawat

33

menukik dengan kelajuan 756 km/jam, dan oleh pilotnya
kembali dibelokan keatas. Berapakah jari-jari minimum
lingkaran yang dapat ditempuh tanpa membahayakan pilotnya?
a. 210 m
b. 441 m
c. 490 m
d. 540 m
e. 756 m
9. Sebuah sabuk melalui sebuah katrol dengan radius 15,0 cm. Jika
laju linear titik pada sabuk adalah 300 cm/s, berapakah
frekuensi putar katrol?
a. 3 Hz
b.

c.

d. 10 Hz
e. 20 Hz

10. Roda A dan roda B saling bersinggungan sehingga bila roda A
berputar maka roda B ikut berputar juga. Jari – jari roda A, rA
= 6 cm dan roda B, rB = 4 cm. Jika frekuensi roda A 8 Hz.
Hitunglah kecepatan sudut
roda B ...

a. 75,5 rad/s A
b. 7,55 rad/s B

c. 755 rad/s

d. 50,23 rad/s
e. 5,02 rad/s

34

C. Kunci Jawaban

1. C
2. A
3. D
4. C
5. E
6. B
7. E
8. C
9. B
10. A

DAFTAR PUSTAKA

https://www.chegg.com/learn/calculus/precalculus/modeling-circular-
motion di akses pada 24 September 2021.

https://www.fisika.idsalim.com/2016/06/soal-dan-jawaban-gerak-
melingkar-beraturan.html di akses pada 28 September 2021.

https://kabarkan.com/gerak-melingkar/ di akses pada 28 September 2021.
Kanginan Marthen. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga

35

Made I Astra. 2008. Fisika untuk SMA kelas X. Jakarta: Piranti
Nugroho Djoko. 2009. Fisika Seri Buku Soal untuk SMA Kelas XI. Jakarta:

Erlangga
Purwoko. 2009. Physucs 1. Jakarta:Yudhistira.
Sarkim Tarsisius. 2019. Modul 1 Kinematika Pendalaman Materi Fisika.

Jakarta:Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Sulistyahadi. 2011. Bahas Tuntas 1001 Soal Fisika SMA. Jakarta:PT Buku

Seru.
Surya Yohanes. 2008. FISIKA GASING. Tangerang:Kandel

36