Kalkulator Gaya Sentripetal

Hasil

Lebih lanjut tentang gerakannya

Mengasumsikan gerak melingkar seragam: kecepatan tetap pada lingkaran. Fc adalah gaya ke dalam bersih. Koefisien gesek yang ditampilkan adalah nilai gesek statis terkecil yang menjaga mobil tetap di tikungan datar yang tidak dimiringkan.

Cara Menggunakan Kalkulator Gaya Sentripetal

1. 1. Pilih cara Anda menggambarkan gerakannya. Gunakan kecepatan jika Anda mengetahui v dalam m/s, km/jam, atau mph; kecepatan sudut jika Anda mengetahui ω atau rpm; atau konversi untuk beralih antara kecepatan, kecepatan sudut, periode, dan frekuensi.
2. 2. Pilih yang dicari. Selesaikan untuk gaya, massa, jari-jari, atau kecepatan (atau kecepatan sudut). Kotak yang Anda selesaikan menjadi jawabannya, dengan menu satuan tersendiri.
3. 3. Baca jawaban dan tambahannya. Di samping gaya, Anda mendapatkan percepatan sentripetal (juga dalam g), kecepatan sudut, periode, frekuensi, dan rpm.
4. 4. Periksa perhitungannya. Setiap langkah menampilkan rumus dengan angka Anda dan konversi satuan apa pun.

Rumus-rumusnya

Gaya sentripetal bukanlah jenis gaya baru. Itu adalah nama untuk gaya nyata apa pun yang mengarah ke pusat: tegangan pada tali, gesekan pada ban, gravitasi pada satelit, atau gaya normal pada lintasan loop roller coaster. Tanpanya, benda akan terbang lurus, menyinggung lingkaran.

Contoh Kasus

Mobil di tikungan. Mobil 1.200 kg mengambil tikungan berjari-jari 100 m dengan kecepatan 72 km/jam (20 m/s). Fc = 1200 × 20² ÷ 100 = 4.800 N, disediakan oleh gesekan antara ban dan jalan (nilai bawaan kalkulator). Percepatan sentripetalnya adalah 4 m/s², atau 0,4079 g, sehingga koefisien gesek harus setidaknya 0,4079 di jalan datar. Periodenya saat mengelilingi lingkaran adalah 31,42 s.

Bola pada tali. Bola 0,2 kg yang diputar pada 120 rpm dengan tali 0,5 m memiliki ω = 120 × 2π ÷ 60 = 12,57 rad/s. Fc = 0,2 × 12,57² × 0,5 = 15,79 N, yaitu tegangan pada tali, dan percepatannya adalah 78,96 m/s², sekitar 8,05 g.

Konversi. Rotor sentrifus pada 3.000 rpm memiliki ω = 314,2 rad/s, periode 0,02 s, dan frekuensi 50 Hz. Pada jari-jari 0,1 m, kecepatannya 31,42 m/s dan percepatan sentripetalnya 9.870 m/s² — sekitar 1.006 g.

Seberapa Cepat Mobil Bisa Mengambil Tikungan?

Di jalan datar, gesekan menyediakan gaya sentripetal, sehingga gaya terbesar yang dapat diberikannya adalah μs m g. Menyamakannya dengan m v² ÷ r memberi kecepatan maksimum v = √(μs g r), yang tidak bergantung pada massa mobil. Pada beton basah dengan μs sekitar 0,5 (OpenStax mencantumkan 0,5–0,7), tikungan 100 m membatasi kecepatan menjadi √(0,5 × 9,80665 × 100) = 22,14 m/s, yaitu 79,7 km/jam. Memiringkan jalan membuat gaya normal ikut membantu, sehingga batasnya naik.

Sentripetal dan Sentrifugal

Dorongan keluar yang Anda rasakan di mobil yang berbelok bukanlah gaya yang menarik Anda ke luar. Itu adalah kelembaman tubuh Anda: Anda cenderung terus bergerak lurus saat mobil berbelok di bawah Anda. Fisikawan menyebut gaya keluar semu itu sentrifugal dan memperlakukannya sebagai gaya semu yang hanya ada dalam kerangka yang berputar. Dalam kerangka inersia, satu-satunya gaya nyata adalah gaya ke dalam.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa rumus gaya sentripetal?

Fc = m v² ÷ r, dengan massa m, kecepatan v, dan jari-jari r. Dalam kecepatan sudut, rumusnya Fc = m ω² r. Keduanya memberi nilai yang sama karena v = ω r. Gayanya dalam newton jika massa dalam kilogram, kecepatan dalam m/s, dan jari-jari dalam meter.

Apakah gaya sentripetal merupakan gaya nyata?

Itu adalah gaya ke dalam bersih, bukan gaya tambahan yang perlu ditambahkan ke diagram benda bebas. Tegangan, gesekan, gravitasi, atau gaya normal, atau kombinasinya, yang menyediakannya. Jika Anda menggambar baik gaya nyata maupun Fc terpisah, Anda menghitung hal yang sama dua kali.

Apa perbedaan antara gaya sentripetal dan sentrifugal?

Gaya sentripetal adalah gaya ke dalam nyata yang membelokkan lintasan menjadi lingkaran. Gaya sentrifugal adalah gaya keluar semu yang dirasakan dalam kerangka yang berputar; itu adalah konsekuensi dari kelembaman, bukan interaksi dengan benda lain.

Apakah massa memengaruhi percepatan sentripetal?

Tidak. Percepatannya v² ÷ r, yang hanya bergantung pada kecepatan dan jari-jari. Benda yang lebih berat membutuhkan gaya yang lebih besar untuk mencapai percepatan yang sama, itulah sebabnya Fc bertambah seiring massa.

Bagaimana cara mengonversi rpm ke rad/s?

Kalikan dengan 2π dan bagi dengan 60, sehingga ω = rpm × 0,10472. Misalnya, 3.000 rpm adalah 314,16 rad/s. Untuk beralih dari rad/s ke rpm, kalikan dengan 60 ÷ 2π, sekitar 9,549.

Bagaimana cara mencari periode gerak melingkar?

Periode adalah waktu untuk satu putaran: T = 2π r ÷ v = 2π ÷ ω = 1 ÷ f. Mobil yang mengelilingi lingkaran 100 m dengan kecepatan 20 m/s membutuhkan 2π × 100 ÷ 20 = 31,42 s.