Efek dari gerak rotasi Bumi ini adalah terbit-terbenamnya bintang-bintang, yang disebut juga sebagai pergerakan semu bola langit.
Bumi berotasi dari Barat ke Timur (berlawanan arah jarum jam dilihat dari kutub utara ekliptika), sehingga yang terlihat dari Bumi, pergerakan semu langit adalah dari Timur ke Barat.
Sumbu rotasi Bumi tidak sebidang dengan bidang edarnya mengelilingi Matahari Bidang edar Bumi mengelilingi Matahari ini dinamakan ekliptika. Terhadap ekliptika ini, equator Bumi membentuk sudut 23,5 derajat. Dengan kata lain, sumbu rotasi Bumi membentuk sudut 23,5 derajat terhadap normal bidang ekliptika (panah berwarna kuning). Sumbu rotasi Bumi sendiri tidak tetap mengarak ke posisi tertentu di langit. Sumbu rotasi ini bergerak perlahan relatif terhadap ekliptika, mengitari normal ekliptika dengan periode 25.800 tahun. Gerak sumbu rotasi Bumi ini dinamakan gerak presesi.
Rotasi adalah perputaran benda pada suatu sumbu yang tetap, misalnya perputaran gasing dan perputaran bumi pada poros/sumbunya. Untuk bumi, rotasi ini terjadi pada garis/poros/sumbu utara-selatan (garis tegak dan sedikit miring ke kanan). Jadi garis utara-selatan bumi tidak berimpit dengan sumbu rotasi bumi, seperti yang terlihat pada "globe bola dunia" yang digunakan dalam pelajaran ilmu bumi/geografi. Kecepatan putaran ini diukur oleh banyaknya putaran per satuan waktu. Misalnya bumi kita berputar 1 putaran per 24 jam. Untuk rotasi mesin yang berputar lebih cepat dari rotasi bumi, kita pakai satuan rotasi per menit (rpm).
Akibat dari gerak rotasi ini, maka benda tersebut akan mengalami gaya sentrifugal, yaitu jenis gaya dalam ilmu fisika yang mengakibatkan benda akan terlempar keluar. Hal ini akan nampak terasa pada saat kita naik mobil yang melewati tikungan melingkar. Pada saat mobil ini bergerak melingkar dengan kecepatan agak tinggi, maka penumpang dalam mobil akan merasa terlempar ke samping (ke sisi luar lingkaran itu) sebagai akibat dari adanya gaya sentrifugal.Umumnya orang pernah suatu waktu melihat bola, misalnya saja bola basket, bola voli, bola bilyar, bola tenis, atau bola kaki, yang menggelinding di atas tanah mendatar sampai berhenti. Apakah ada yang istimewa dengan hal ini? Tentu saja ada dan hal tersebut adalah apa yang menyebabkan bola yang menggelinding itu berhenti. Orang bisa mengatakan bahwa penyebabnya adalah gesekan, akan tetapi bagi orang yang telah belajar gerak rotasi, dengan asumsi bola menggelinding tanpa tergelincir, hanya gesekan statis yang berperan dalam kasus ini. Dan gesekan statis tidak menyebabkan bola kehilangan energi kinetik sehingga dapat berhenti, malah arah torsi yang ditimbulkan gesekan statis ini seharusnya menyebabkan bola menggelinding bertambah cepat.
Pada benda yang menggelinding menuruni bidang miring adalah wajar benda tidak melambat karena adanya gaya gravitasi dalam hal ini akan diperoleh bahwa percepatan benda a = g \sin \theta / (1 + I/ m R^2), dengan \theta adalah sudut bidang miring terhadap arah mendatar, I momen inersia benda, m massa benda, dan g adalah percepatan gravitasi bumi.
Akan tetapi pada kasus benda menggelinding tanpa tergelincir di atas lantai mendatar, hukum gerak Newton untuk gerak translasi akan memberikan a = -f_s sedangkan hukum Newton untuk gerak rotasi akan memberikan a = R^2 f_s / I, dengan f_s adalah gaya gesek statis antara benda dan lantai. Kedua rumusan tersebut memberikan arah percepatan a yang berbeda, yaitu memperlambat dan mempercepat.
Bumi berotasi dari Barat ke Timur (berlawanan arah jarum jam dilihat dari kutub utara ekliptika), sehingga yang terlihat dari Bumi, pergerakan semu langit adalah dari Timur ke Barat.
Sumbu rotasi Bumi tidak sebidang dengan bidang edarnya mengelilingi Matahari Bidang edar Bumi mengelilingi Matahari ini dinamakan ekliptika. Terhadap ekliptika ini, equator Bumi membentuk sudut 23,5 derajat. Dengan kata lain, sumbu rotasi Bumi membentuk sudut 23,5 derajat terhadap normal bidang ekliptika (panah berwarna kuning). Sumbu rotasi Bumi sendiri tidak tetap mengarak ke posisi tertentu di langit. Sumbu rotasi ini bergerak perlahan relatif terhadap ekliptika, mengitari normal ekliptika dengan periode 25.800 tahun. Gerak sumbu rotasi Bumi ini dinamakan gerak presesi.
Rotasi adalah perputaran benda pada suatu sumbu yang tetap, misalnya perputaran gasing dan perputaran bumi pada poros/sumbunya. Untuk bumi, rotasi ini terjadi pada garis/poros/sumbu utara-selatan (garis tegak dan sedikit miring ke kanan). Jadi garis utara-selatan bumi tidak berimpit dengan sumbu rotasi bumi, seperti yang terlihat pada "globe bola dunia" yang digunakan dalam pelajaran ilmu bumi/geografi. Kecepatan putaran ini diukur oleh banyaknya putaran per satuan waktu. Misalnya bumi kita berputar 1 putaran per 24 jam. Untuk rotasi mesin yang berputar lebih cepat dari rotasi bumi, kita pakai satuan rotasi per menit (rpm).
Akibat dari gerak rotasi ini, maka benda tersebut akan mengalami gaya sentrifugal, yaitu jenis gaya dalam ilmu fisika yang mengakibatkan benda akan terlempar keluar. Hal ini akan nampak terasa pada saat kita naik mobil yang melewati tikungan melingkar. Pada saat mobil ini bergerak melingkar dengan kecepatan agak tinggi, maka penumpang dalam mobil akan merasa terlempar ke samping (ke sisi luar lingkaran itu) sebagai akibat dari adanya gaya sentrifugal.Umumnya orang pernah suatu waktu melihat bola, misalnya saja bola basket, bola voli, bola bilyar, bola tenis, atau bola kaki, yang menggelinding di atas tanah mendatar sampai berhenti. Apakah ada yang istimewa dengan hal ini? Tentu saja ada dan hal tersebut adalah apa yang menyebabkan bola yang menggelinding itu berhenti. Orang bisa mengatakan bahwa penyebabnya adalah gesekan, akan tetapi bagi orang yang telah belajar gerak rotasi, dengan asumsi bola menggelinding tanpa tergelincir, hanya gesekan statis yang berperan dalam kasus ini. Dan gesekan statis tidak menyebabkan bola kehilangan energi kinetik sehingga dapat berhenti, malah arah torsi yang ditimbulkan gesekan statis ini seharusnya menyebabkan bola menggelinding bertambah cepat.
Pada benda yang menggelinding menuruni bidang miring adalah wajar benda tidak melambat karena adanya gaya gravitasi dalam hal ini akan diperoleh bahwa percepatan benda a = g \sin \theta / (1 + I/ m R^2), dengan \theta adalah sudut bidang miring terhadap arah mendatar, I momen inersia benda, m massa benda, dan g adalah percepatan gravitasi bumi.
Akan tetapi pada kasus benda menggelinding tanpa tergelincir di atas lantai mendatar, hukum gerak Newton untuk gerak translasi akan memberikan a = -f_s sedangkan hukum Newton untuk gerak rotasi akan memberikan a = R^2 f_s / I, dengan f_s adalah gaya gesek statis antara benda dan lantai. Kedua rumusan tersebut memberikan arah percepatan a yang berbeda, yaitu memperlambat dan mempercepat.
Dalam Gerak Rotasi dipercepat beraturan, percepatan sudut konstan alias tetap
Katanya kita analisis gerak rotasi yang dipercepat beraturan, kok judulnya malah persamaan-persamaan sich ? ya… biar gak ribet, kita langsung turunkan persamaannya saja. Kasusnya mirip dengan GLBB, tapi karena yang kita tinjau ini adalah gerak rotasi maka ada beberapa besaran yang diganti.
Kalau dalam GLBB ada besaran perpindahan linear, kecepatan linear dan percepatan linear, maka dalam Gerak Rotasi dipercepat beraturan ada besaran perpindahan sudut, kecepatan sudut dan percepatan sudut. Kita hanya perlu mengganti besaran-besaran gerak lurus dengan besaran gerak rotasi. Sekarang kita tulis persamaan-persamaan GLBB.
Persamaan-Persamaan GLBB :
Catatan : Dalam GLBB percepatan (a) konstan alias tetap
Keterangan :vo = kecepatan awal
vt = kecepatan akhir
a = percepatan
s = perpindahan
t = selang waktu
Gerak Rotasi dengan Kecepatan Sudut tetap
Kalau sebelumnya kita sudah oprek persamaan GLBB menjadi persamaan Gerak Rotasi dipercepat beraturan (GRBB = Gerak Rotasi Berubah Beraturan ?), maka kali ini kita akan oprek persamaan Gerak Rotasi Dipercepat beraturan menjadi persamaan Gerak Rotasi dengan Kecepatan sudut tetap (GRB = Gerak Rotasi Beraturan ?)
Jadi persamaan-persamaan di atas juga bisa berlaku untuk gerak rotasi dengan kecepatan sudut tetap. Kecepatan sudut tetap berarti percepatan sudut = nol. Setuju ya ? Karena percepatan sudut = 0, maka percepatan sudut dilenyapkan dari persamaan, terus kecepatan sudut akhir = kecepatan sudut awal (tidak ada perubahan kecepatan sudut) dan kecepatan sudut rata-rata = kecepatan sudut.
Yang kita gunakan dalam Gerak Rotasi dengan Kecepatan Sudut tetap adalah persamaan ini :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar