Sebuah benda yang bermassa 200 gram diikat dengan tali ringan, kemudian diputar secara horizontal dengan kecepatan sudut te tap sebesar 5 rads', seperti pada gambar di samping Jika panjang tali L = 60 cm, maka besar gaya sentri petal yang bekerja pada benda adalah...N QUIZ NO.2 

Pada soal tersebut sebuah benda diikat dengan tali dan diputar secara horizontal sehingga melakukan gerak melingkar. Tahukah kamu, pada gerak melingkar terdapat besaran percepatan sentripetal dan gaya sentripetal. Yuk kita bahas lebih lanjut mengenai konsep percepatan dan gaya sentripetal sebelum menjawab soal ini.

Identifikasi Konsep

Istilah percepatan pasti sudah tidak asing di telingamu. Namun bagaimana dengan percepatan sentripetal? Percepatan sentripetal adalah percepatan sebuah benda yang menyebabkan benda tersebut bergerak melingkar. Percepatan sentripetal selalu tegak lurus kecepatan linearnya dan mengarah ke pusat lingkaran.

Percepatan sentripetal dapat dirumuskan sebagai:

\(a_s=\frac{v^2}{r} = {\omega}^2r\)

Dimana:
\(a_s\) = percepatan sentripetal (m/\(\text s^2\))
\(v\) = kecepatan linear (m/s)
\(\omega\) = kecepatan sudut (rad/s)
\(r\) = jarak partikel ke pusat putaran (m)

Kalian masih ingat kan hubungan percepatan, gaya, dan massa pada Hukum II Newton. Persamaan Hukum II Newton dapat dituliskan sebagai berikut.
\(a=\frac{F}{m}\)
\(F=ma\)

Sehingga gaya sentripetal yaitu gaya yang membuat benda bergerak melingkar dapat dirumuskan sebagai:

\(F_s=ma_s\)

Nah pada soal ini diketahui:
Massa benda \(m\) = 200 gram = 0,2 kg
Kecepatan sudut \(\omega\) = 5 rad/s
Panjang tali yang merupakan jarak benda ke pusat lingkaran
\(l=r\) = 60 cm = 0,6 m

Yang ditanyakan adalah gaya sentripetal \(F_s\)?

Kita hitung terlebih dahulu percepatan sentripetalnya
\(a_s={\omega}^2r\)
\(a_s=5^2\times 0,6\)
\(a_s=25\times 0,6\)
\(a_s=15\) m/\(\text s^2\)

Selanjutnya kita gunakan data ini untuk menghitung gaya sentripetal
\(F_s=ma_s\)
\(F_s=0,2\times 15\)
\(F_s=3\) N

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi besar gaya sentripetal yang bekerja pada benda adalah 3 N.