Gaya Sentripetal vs Sentrifugal: Apa Perbedaannya & Mengapa Itu Penting

Gaya sentripetal dan gaya sentrifugal adalah dua istilah yang sering membingungkan atau salah dipahami oleh siswa fisika.

Kesalahpahaman yang khas adalah bahwa gaya sentripetal diarahkan ke pusat jalur melingkar suatu objek, sedangkan gaya sentrifugal diarahkan ke luar, seolah-olah keduanya bertindak dalam arah yang berlawanan. Namun, hanya satu dari ini yang benar-benar nyata memaksa!

Satu-satunya gaya yang menyebabkan gerak melingkar suatu benda adalah gaya sentripetal, yang selalu mengarah ke pusat jalur melingkar. Jika sebuah mobil membelok di tikungan, misalnya, gaya sentripetal yang membuatnya bergerak dalam kurva daripada garis lurus diarahkan sepanjang jari-jari lingkaran yang dilacak mobil.

• Gaya sentrifugal adalah gaya fiktif, artinya adalah bukan kekuatan yang nyata. Gaya sentripetal adalah nyata.

Gaya sentrifugal, di samping itu, tidak ada. Seperti kapasitor fluks "Kembali ke Masa Depan", istilah ini diciptakan untuk membantu menggambarkan sesuatu yang imajiner, meskipun berdasarkan beberapa pengamatan nyata. Efek bergerak dalam lingkaran cenderung membuat objek terasa seperti "terbang" ke luar, dan gagasan tentang

Saat mobil berbelok ke kiri dengan keras, penumpang mungkin merasa "terlempar" ke kanan mobil. Atau di bagian bawah lingkaran di roller coaster, pengendara mungkin merasa didorong ke kursi mereka.

Perasaan ini adalah hasil dari kelembaman; namun, tidak kekuatan (meskipun dapat disebut sebagai kekuatan nyata). Inersia menggambarkan kecenderungan suatu benda untuk menolak perubahan geraknya, seperti yang dijelaskan oleh Hukum I Newton, Hukum Inersia.

Ketika mobil berbelok tiba-tiba, atau roller coaster terjun, tubuh manusia di dalamnya sudah bergerak dengan kecepatan tertentu ke arah tertentu. Menurut Hukum Inersia, benda-benda ini awalnya menolak mengubah kecepatan mereka.

Penumpang masih bergerak maju di ruang angkasa ketika mobil mulai berbelok ke kiri secara tiba-tiba - jadi alih-alih "dilempar ke kanan", mobil itu sebenarnya menabrak mereka dari kiri karena tiba-tiba bergerak. Begitu tubuh mereka menyusul dan mulai bergerak ke kiri juga, sensasi menabrak berakhir.

Demikian pula di roller coaster, tubuh masih bergerak ke bawah saat coaster mulai mendorong ke atas. Sampai tubuh mereka mengejar untuk menyamai kecepatan baru coaster, mereka merasa seperti dilempar ke luar gerobak. Tubuh mereka masih bergerak menuju gerobak seperti gerobak sekarang bergerak menuju tubuh mereka.

Gaya sentripetal hanyalah bagian dari resep untuk membuat sesuatu bergerak dalam lingkaran. Bahan lainnya adalah kecepatan linier. Sebuah benda harus bergerak ketika gaya sentripetal bekerja pada sudut kanan terhadap gerakannya agar dapat bergerak dalam lingkaran.

Pertimbangkan sebuah bola di ujung seutas tali. Bagi seseorang untuk membuatnya berputar di sekitar kepala mereka, mereka harus terlebih dahulu melemparkannya dengan beberapa komponen horizontal (dengan kata lain, tidak langsung ke atau menjauh dari diri mereka sendiri). Orang tersebut menarik tali dengan kencang, dan bola mulai melingkari mereka alih-alih terbang keluar.

Dua hal yang harus terus terjadi agar bola di tali tetap berputar: Orang tersebut harus terus menarik tali dengan kencang (dengan menariknya ke dalam), dan mereka harus terus menambahkan sedikit dorongan horizontal untuk mempertahankan gerakan linier bola, yang jika tidak, akan melambat karena gesekan dengan udara. (Namun, di luar angkasa, orang itu akan hanya perlu menarik tali yang diajarkan karena bola tidak akan kehilangan kecepatan liniernya saat berputar dalam ruang hampa.)

Jika bola tidak bergerak dan orang tersebut menarik tali dengan kencang, bola hanya akan bergerak ke dalam menuju orang tersebut, bukan lingkaran. Jika bola bergerak langsung keluar dari orang tersebut, dan mereka menarik talinya, pertama-tama bola akan melambat, kemudian berubah arah dan bergerak kembali ke arah orang tersebut, sekali lagi bukan lingkaran.

Dalam kasus ini, bahkan tidak masuk akal untuk menyebut gaya yang ditransmisikan melalui tali sebagai gaya sentripetal. Ini hanyalah gaya tegangan yang diterapkan pada bola.

kata sentripetal hanyalah cara untuk menggambarkan setiap gaya yang bekerja tegak lurus terhadap kecepatan linier suatu benda. Banyak jenis objek atau interaksi dapat memberikan gaya sentripetal.

Misalnya, seperti yang telah disebutkan, tali yang berputar dalam lingkaran memberikan gaya sentripetal pada benda yang diikat di ujungnya. Sebuah mobil berbelok di tikungan mengalami gaya sentripetal dari gesekan antara ban dan jalan. Sebuah satelit di orbit terus bergerak dalam lingkaran karena gaya gravitasi memberikan gaya sentripetal menuju pusat Bumi.

Dalam setiap kasus ini, jika sumber gaya sentripetal dihilangkan secara tiba-tiba, tali, gesekan atau gravitasi, benda akan berhenti bergerak dalam lingkaran. Lebih khusus lagi, ia akan terbang pada garis singgung lingkaran itu dengan kecepatan linier apa pun yang dimilikinya.

Karena gaya sentripetal diarahkan ke pusat lintasan melingkar benda dan gaya sentrifugal tidak ada untuk melawannya, benda yang bergerak pada lintasan lengkung harus mengalami kekuatan bersih menuju pusat lingkaran.

Dari Hukum Kedua Newton, F = mas, maka gaya total menyebabkan percepatan. Memang, apa pun yang bergerak dalam lingkaran memiliki percepatan, disebut sebagai percepatan sentripetal, menuju pusat lingkaran.

Ini mungkin tampak kontra-intuitif, mengingat percepatan berarti kecepatan yang berubah, namun banyak hal bergerak dalam lingkaran dengan laju yang tampaknya konstan.

Di sini membantu untuk mengingat bahwa kecepatan adalah vektor, dengan besaran dan arah, dan mengubah salah satu dari hasil tersebut dalam kecepatan baru. Saat sebuah objek bergerak dalam lingkaran, baik kecepatan linier dan percepatan sentripetalnya terus berubah arah; pada setiap titik di sepanjang jalan, panah untuk setiap vektor akan menghadap ke arah yang berbeda dari pada titik lain di sepanjang jalan.

Jadi benda tersebut terus bergerak dengan kecepatan kecepatan yang sama tetapi dengan arah yang terus berubah. Fisikawan menggambarkan ini sebagai gerak melingkar beraturan.

Karena gaya sentripetal selalu tegak lurus terhadap kecepatan linier suatu benda, gaya sentripetal menggambarkan jari-jari lintasan melingkar benda tersebut. Oleh karena itu, semakin besar gaya sentripetal, semakin keras "tarikan" ke dalam, semakin ketat atau kecil lingkarannya, dan semakin longgar gaya sentripetal, semakin besar jalur melingkarnya.

Ini mungkin masuk akal secara intuitif: Menarik tali yang menahan bola, atau mengambil kurva pada a permukaan lengket dengan lebih banyak gesekan daripada yang licin, seperti es, keduanya akan menghasilkan lingkaran yang lebih kecil gerakan. Ingatlah bahwa dalam situasi apa pun, satu-satunya gaya yang menyebabkan gerakan melingkar adalah ke dalam, gaya sentripetal. Tidak ada gaya sentrifugal yang pernah mendorong suatu benda "keluar" ke dalam lingkaran.