Gerak melingkar

BAHAN AJAR
(GERAK MELINGKAR)

KELAS X
MATA PELAJARAN FISIKA

Nama : NURUL MUTTAQINA
NIM : 2022084730
Bidang Studi : FISIKA

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN PROFESI GURU
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SARJANAWIYATA TAMANSISWA

YOGYAKARTA
2022

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan kemampuan
untuk menyelesaikan bahan ajar Gerak Melingkar tepat waktu.

Bahan ajar mandiri ini disusun berdasarkan kurikulum Fisika SMA 2013 untuk kelas X.
Pembahasannya difokuskan pada materi Gerak Melingkar Beraturan pada sub pokok bahasan
Besaran-Besaran Fisis pada Gerak Melingkar Beraturan. Pembahasan teori fisika ini bertujuan
untuk membantu peserta didik belajar mandiri. Rangkuman teori dalam bahan ajar ini disusun
secara sederhana, sehingga peserta didik dapat dengan mudah memahami konsep-konsep fisika
pada bahan ajar ini.

Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada keluarga dan teman-teman yang telah
memberikan dukungan serta semangat samapai akhirnya penulis dapat menyelesaikan bahan ajar
Gerak Melingkar ini.

Penulis menyadari bahwa bahan ajar ini tidak luput dari kesalahan dan kekurangan. Oleh
karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk perbaikan isi bahan
ajar ini.

Harapannya bahan ajar ini bermanfaat bagi siswa dalam memahami konsep besaran dalam
Gerak Melingkar.

Kabupaten Tangerang, 26 November 2022

Nurul Muttaqina, S.Pd.

2

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………… 2
DAFTAR ISI ………………………………………………………………………….. 3
PETUNJUK PENGGUNAAN ………………………………………………………… 4
KOMPETENSI DASAR, INDIKATOR, DAN TUJUAN ……………………………. 5
PETA KONSEP ……………………………………………………………………….. 6
GERAK MELINGKAR ……………………………………………………………….. 7
RANGKUMAN ………………………………………………………………………… 10
TES FORMATIF ………………………………………………………………………. 11
KUNCI JAWABAN ……………………………………………………………………. 12
PENSKORAN ………………………………………………………………………….. 13
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………………... 14
GLOSARIUM …………………………………………………………………………… 15

3

PETUNJUK PENGGUNAAN

Bahan ajar ini disusun untuk pembelajaran fisika SMA kelas X Semester Ganjil. Materi
yang akan disampaikan dalam bahan ajar ini adalah Gerak Melingkar Beraturan (GMB). Pada
bagian awal akan diuraikan tentang posisi sudut dan jarak tempuh, periode dan frekuensi, serta
kecepatan sudut dan kecepatan linear. Modul ini memuat informasi penting yang dapat
dipelajari dengan seksama karena materi ini sangat berkaitan dengan materi selanjutnya tentang
Gaya sentripetal.

Petunjuk penggunaan modul ini akan berguna untuk memandu peserta didik mengetahui
isi bahan ajar sehingga mempermudah dalam memahami materi yang diuraikan dalam bahan
ajar. Berikut petunjuk penggunaan bahan ajar:

1. Bacalah dengan seksama tujuan pembelajaran untuk mengetahui apa yang akan
diperoleh setelah mempelajari materi ini

2. Modul ini memuat informasi tentang apa yang harus dilakukan untuk mencapai tujuan
pembelajaran pelajari dengan seksama materi pembelajaran,

3. Jika ada informasi yang kurang jelas atau mengalami kesulitan dalam mempelajari
materi pembelajaran, sebaiknya berkonsultasi kepada guru.

Kerjakan evaluasi yang terdapat pada akhir uraian materi pembelajaran

4

KOMPETENSI

KOMPETENSI DASAR
3.6. Menganalisis besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan (tetap) dan

penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
4.6. Melakukan percobaan berikut presentasi hasilnya tentang gerak melingkar, makna fisis

dan pemanfaatannya

INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI
3.6.1. Mengidentifikasi besaran – besaran fisis pada gerak melingkar dengan laju konstan

(tetap)
3.6.2. Menganalisis hubungan periode, frekuensi, kecepatan linier dan kecepatan sudut pada

gerak melingkar dengan laju konstan (tetap)
3.6.3. Menerapkan persamaan gerak melingkar dalam menyelesaikan permasalahan yang

relevan
3.6.4. Menjelaskan penerapan gerak melingkar beraturan dalam kehidupan sehari hari

TUJUAN PEMBELAJARAN
1. Peserta didik dapat mengidentifikasi besaran – besaran fisis pada gerak melingkar dengan

laju konstan (tetap)
2. Peserta didik dapat menganalisis hubungan periode, frekuensi, kecepatan linier dan

kecepatan sudut pada gerak melingkar dengan laju konstan (tetap)
3. Peserta didik dapat menerapkan persamaan gerak melingkar dalam menyelesaikan

permasalahan
4. Peserta didik dapat menjelaskan penerapan gerak melingkar beraturan dalam kehidupan

sehari-hari

5

PETA KONSEP

Periode (T)

Gerak Melingkar Gerak Melingkar Frekuensi (f)
Beraturan Sudut tempuh

Gerak Melingkar (Ɵ)
Berubah Jarak tempuh
beraturan
(s)
Kecepatan
anguler (ω)
Kecepatan
Linier (v)
Percepatan
sentripetal (as)

6

GERAK MELINGKAR

Sebelum kamu belajar jauh tentang gerak melingkar, cobalah berikan pendapatmu tentang
masalah dibawah ini!

Pernahkah kalian melihat kendaraan motor yang melaju cepat saat di tikungan?
Bagaimana posisi kendaraan motor tersebut saat melaju di tikungan?
Apa yang terjadi jika kendaraan motor tersebut tetap melaju cepat dengan menegakkan
kendaraan motornya saat di tikungan?
Apa yang menyebabkan pengendara motor harus memiringkan badan untuk menikung
agar tidak keluar jalur?

Definisi Gerak Melingkar
Gerak Melingkar adalah Sapuan gerak benda yang membentuk lingkaran.

Pengertian Gerak Melingkar Beraturan

Gerak melingkar beraturan (GMB) merupakan gerak suatu benda yang menempuh lintasan
melingkar dengan besar kecepatan tetap.

Ciri-ciri Gerak Melingkar Beraturan:
• Kecepatan sudut tetap (konstan)
• Kecepatan linier berubah
• Kelajuan linier tetap (konstan)

Besaran-Besaran fisis pada Gerak Melingkar Beraturan

1. Periode (T)

Periode adalah lamanya waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran.

Periode dalam satuan detik (s)

t
T= n

2. Frekuensi (f)

Frekuensi adalah banyaknya putaran dalam satu detik.

Frekuensi dalam satuan Hertz (Hz) n
f= t

Hubungan Periode dan Frekuensi

1
T= f

3. Sudut tempuh (Ɵ)
Dalam satuan derajat → Sudut tempuh satu putaran sebesar 360o
Dalam satuan radian → Sudut tempuh satu putaran sebesar 2π rad

Maka dirumuskan untuk satu putaran :

7

= 2 π

4. Jarak tempuh (s)
Jarak tempuh satu putaran adalah keliling lingkaran. Maka dapat dirumuskan:
s=2πr

Hubungan Jarak tempuh dan sudut tempuh:
s = r

Satuan jarak tempuh adalah meter (m)

5. Kecepatan anguler (ω)
Sudut tempuh satu putaran tiap satuan waktu, dapat dirumuskan:
2π
=
Satuan kecepatan anguler adalah rad/s

6. Kecepatan Linier (v)

Jarak tempuh tiap satuan waktu, dapat dirumuskan:
2πr

=

Hubungan Kecepatan Linier dengan Kecepatan Anguler:
=

7. Percepatan sentripetal (as)

Percepatan sentripetal tejadi akibat selalu berubahnya arah kecepatan linier pada gerak

vbenda. Fungsi dari percepatan sentripetal untuk mengubah arah gerak benda agar tetap
pada lintasannya yang berbentuk lingkaran. .2

Arah as = arah v v. 1

-v1 v

v

r

8

Analisis Persamaan Percepatan sentripetal

. Δv Δr

v. 1 r2
θ
θ
v. 2
rDari kesebangunan didapatkan perbandinga1n

∆ ∆
=
∆
∆ =

Maka Percepatan sentripetal dapat dirumuskan:
∆

= ∆
∆

= (∆ )


=


=

Keterangan: as = percepatan sentripetal (m/s2)
v = kecepatan linier (m/s)
ω = kecepatan anguler (rad/s)
r = jari-jari lingkaran (m)

8. Gaya Sentripetal (Fs)

Adapun gaya yang menyebabkan benda bergerak melingkar beraturan disebut Gaya
Sentripetal yang arahnya selalu ke pusat lingkaran. Sedangkan gaya reaksi dari gaya
sentripetal (gaya radial) ini disebut. Gaya Sentrifungal yang arahnya menjauhi pusat
lingkaran. Besarnya gaya-gaya ini adalah:

F = m.a
Fs = m.as

2
=

Fs = m 2 r

Keterangan: Fs = gaya sentripetal (N)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan linier (m/s)
ω = kecepatan anguler (rad/s)
r = jari-jari lingkaran (m)

9

RANGKUMAN

1. Gerak melingkar adalah benda yang bergerak pada lintasan lingkaran.
2. Sudut yang dibentuk sebuah benda yang bergerak melingkar θ dalam satuan radian, 1

putaran = 3600 = 2π rad,
1 rad = 3600 /2π = 57,30 atau 10 = 0,01745 rad

3. Periode adalah selang waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk menempuh satu

putaran.

4. Frekuensi adalah banyaknya putaran yang terjadi setiap detik

5. Hubungan frekuensi dan periode

= 1/ dan = 1/

6. Besar kecepatan sudut

= 2 atau = 2 π



7. Hubungan kecepatan sudut dan kecepatan linear = .

8. Percepatan sentripetal as = v2
r

10

TEST FORMATIF

Pilihan Ganda
1. Pernyataan berikut yang menunjukkan gerak melingkar adalah ….

a. mobil melaju di jalan tol dengan kecepatan konstan
b. peluru yang ditembakkan dengan kecepatan awal
c. seorang anak pada keranjang bianglala yang berputar
d. roda motor yang bergerak terhadap jalan
e. bola biliar yang disodok menuju salah satu lubang
2. Sebuah benda berputar 120 rpm. Maka frekuensinya adalah ….
a. 1 Hz
b. 2 Hz
c. 3 Hz
d. 4 Hz
e. 5 Hz
3. Jika sebuah roda katrol berputar 30 putaran setiap 2 menit, maka kecepatan sudut roda
adalah ….
a. 0,25π rad/s
b. 0,3π rad/s
c. 0,4π rad/s
d. 0,5π rad/s
e. 0,6π rad/s
4. Sebuah roda berbentuk cakram homogen berputar 7200 rpm. Jika kecepatan linier sebuah
titik 30π m/s, maka jarak titik tersebut dari sumbu putarnya adalah ….
a. 2,5 cm
b. 5,0 cm
c. 12,5 cm
d. 25 cm
e. 125 cm
5. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan linier 4 m/s. Jika radius putaran adalah 40 cm,
maka percepatan sentripetalnya adalah ….
a. 10 m/s2
b. 20 m/s2
c. 30 m/s2
d. 40 m/s2
e. 50 m/s2
Essai
6. Seorang anak bermassa 15kg menaiki bianglala yang bergerak melingkar beraturan
dengan kecepatan linier 4π m/s. Jika jari-jari bianglala 1 m, tentukanlah:
a. Frekuensi
b. Periode
c. Kecepatan sudut
d. Percepatan sentripetal
e. Gaya sentripetal yang dialami anak tersebut

11

KUNCI JAWABAN
1. C
2. B
3. D
4. C
5. D
6. Besaran yang dialami anak tersebut sebesar:

a. v = 2πrf
v 4π

f = 2πr = 2π 1 =
b. T = 1 = 1 = ,

f2

c. ω = v r = 2π . 1 = 2π rad/s
d. as = ω2 r = (2π)2 . 1 = 4π2 m/s2
e. Fs = m as = 15 . 4π2 = 60 π2 N

12

PENSKORAN

Pedoman perhitungan skor:
1. Untuk Soal Pilihan ganda, dengan no. soal 1 sampai 5, jika benar bernilai 10 dan jika
salah bernilai 0
2. Untuk Soal Essai dapat menentukan persamaan yang digunakan bernilai 5, dan jika
melakukan perhitungan dengan benar bernilai 5, total jawaban benar bernilai 10. Jika
salah dari penentuan rumus maka bernilai 0.

No. Menentukan persamaan menghitung hasil Jawaban Jawaban

Soal dengan benar dengan benar Benar Salah

1 10 0

2 10 0

3 10 0

4 10 0

5 10 0

65 5 10 0

75 5 10 0

85 5 10 0

95 5 10 0

10 5 5 10 0

13

DAFTAR PUSTAKA

Katamajajaya, Ketut dan Wawan Purnama. 2016. Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar
Fisika Kelas X Hal 138 – 148. Bandung: Grafindo Media Pratama

Nurdiansyah, Doni. 2022. Buku digital Brilian Fisika Kelas X Hal 73 – 75. Bandung:
Grafindo Media Pratama

14

GLOSARIUM

Frekuensi banyaknya ulangan peristiwa atau banyaknya getaran dalam satuan
waktu
Gaya sentripetal
gaya yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar dan arahnya
Gerak melingkar selalu menuju pusat lingkaran

Kecepatan gerak yang lintasannya atau ketika computer sedang dalam keadaan
Percepatan aktifuntuk tujuan tertentu
Periode
laju perpindahan suatu benda

laju pertambahan kelajuan atau kecepatan

waktu yang diperlukan oleh suatu bendayang bergerak periodikuntuk
menyelesaikan satu gerak periodik

15