Untuk gerak melingkar vertikal:
- Ketika benda melakukan gerak melingkar vertikal, maka besar tegangan tali setiap kedudukan benda akan berbeda, termasuk pada titik terendah dan titik tertinggi.
- Ketika benda berada pada titik terendah, maka tegangan tali akan bernilai maksimum dan
- ketika benda berada pada titik tertinggi, maka tegangan tali akan bernilai minimum.
Berdasarkan gambar di atas, tegangan tali pada masing-masing titik sebagai berikut :\begin{align*} &\boxed {T=F\pm W\cos \theta }\\&\textrm{dengan }\\&\boxed {F=m\frac {v^2}{R}=m\omega ^{2}R}\\&\textrm{dan }\\&\boxed {W=mg}\end{align*}aturan penggunaan:
1. Sebuah benda bermassa 0,2kg diikat dengan seutas tali kemudian diputar secara vertikal sehingga benda bergerak melingkar dengan jari-jari 30 cm dan kecepatan 6 m/s. Tentukan selisih tegangan tali di titik tertinggi dengan tegangan tali di titik terendah.
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}\Delta T&=T_B-T_A\\\Delta T&=F+W-(F+W) \\\Delta T&=2mg\\\Delta T&=2(0,2)10=4N\end{align*}
2. Sebuah mobil melewati suatu gundukan jalan yang berupa busur lingkaran dengan jari-jari 8 m. Bila g = 10 m/s2. Berapakah kecepatan maksimum mobil saat melewati tempat tertinggi agar ban mobil tetap menyentuh jalan?
Jawaban Fisika Pak Dimpun: \begin{align*}v&=\sqrt{gR}\\v&=\sqrt{10(8,1)}\\v&=\sqrt{81}\\v&=9ms^{-1}\end{align*}
3. Sebuah batu dengan massa 2 kg diikat dengan tali dan diputar sehingga lintasan berbentuk lingkaran vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut batu 6 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada saat batu di titik tertinggi adalah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}T_A&=F-W\\T_A&=m\omega ^2.R-mg\\T_A&=2(6) ^2.(0,5)-2(10)\\T_A&=16N\end{align*}
4. Sebuah benda dengan massa 5 kg diikat dengan tali, berputar dalam suatu bidang vertikal. Lintasan dalam bidang itu adalah berjari-jari 1,5 m. Jika kecepatan sudut tetap 2 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada saat benda itu di titik terendah adalah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}T_B&=F+W\\T_B&=m\omega ^2.R+mg\\T_B&=5(2) ^2.(1,5)+5(10)\\T_B&=80N\end{align*}Barangkali yang Anda cari ada di sini:
- gunakan + bila posisi benda di atas BD
- gunakan - bila posisi benda di bawah BD
- θ, sudut yang dibentuk tali dengan garis AC
- di Titik Tertinggi (A);$\displaystyle \\T_A=F- W$
- di Titik Terendah (C);$\displaystyle \\T_C=F+ W$
- di titik B; $\displaystyle \\T_B=F$
- di titik F; $\displaystyle \\T_A=F- W\cos \theta$
- di Titik Tertinggi (A);$\displaystyle \\v=\sqrt{gR}$
- di Titik Terendah (C);$\displaystyle \\v=\sqrt{5gR}$
CONTOH SOAL DAN PENYELESAIAN GERAK MELINGKAR VERTIKAL
1. Sebuah benda bermassa 0,2kg diikat dengan seutas tali kemudian diputar secara vertikal sehingga benda bergerak melingkar dengan jari-jari 30 cm dan kecepatan 6 m/s. Tentukan selisih tegangan tali di titik tertinggi dengan tegangan tali di titik terendah.
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}\Delta T&=T_B-T_A\\\Delta T&=F+W-(F+W) \\\Delta T&=2mg\\\Delta T&=2(0,2)10=4N\end{align*}
2. Sebuah mobil melewati suatu gundukan jalan yang berupa busur lingkaran dengan jari-jari 8 m. Bila g = 10 m/s2. Berapakah kecepatan maksimum mobil saat melewati tempat tertinggi agar ban mobil tetap menyentuh jalan?
Jawaban Fisika Pak Dimpun: \begin{align*}v&=\sqrt{gR}\\v&=\sqrt{10(8,1)}\\v&=\sqrt{81}\\v&=9ms^{-1}\end{align*}
3. Sebuah batu dengan massa 2 kg diikat dengan tali dan diputar sehingga lintasan berbentuk lingkaran vertikal dengan jari-jari 0,5 m. Jika kecepatan sudut batu 6 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada saat batu di titik tertinggi adalah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}T_A&=F-W\\T_A&=m\omega ^2.R-mg\\T_A&=2(6) ^2.(0,5)-2(10)\\T_A&=16N\end{align*}
4. Sebuah benda dengan massa 5 kg diikat dengan tali, berputar dalam suatu bidang vertikal. Lintasan dalam bidang itu adalah berjari-jari 1,5 m. Jika kecepatan sudut tetap 2 rad/det dan g = 10 m/det2, maka tegangan tali pada saat benda itu di titik terendah adalah ...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:\begin{align*}T_B&=F+W\\T_B&=m\omega ^2.R+mg\\T_B&=5(2) ^2.(1,5)+5(10)\\T_B&=80N\end{align*}Barangkali yang Anda cari ada di sini:
