Cara Mencari Kelajuan Linear dan Kecepatan Anguler pada Hubungan Roda-roda

KOMPAS.com - Dilansir dari Buku Bongkar Pola Soal UNBK SMA/MA IPA 2020 (2019) oleh Eli Trisnowati, hubungan roda-roda masih terkait dengan gerak melingkar.

Misalnya, antara gir dengan roda pada sepeda, gir pada mesin-mesin kendaraan bermotor, dan sebagainya.

Dalam fisika, ada tiga jenis hubungan roda-roda yaitu, hubungan roda seporos, bersinggungan, dan rantai.

Baca juga: Hubungan Roda-Roda: Sistem Satu Poros dan Tali yang Sama

Hubungan roda seporos

Hubungan roda seporos adalah arah gerak kedua roda sama dan kecepatan sudut sama.

Hubungan roda-roda seporos

Rumus hubungan roda seporos:

Hubungan roda bersinggungan

Hubungan roda bersinggungan adalah suatu kondisi arah gerak roda berlawanan, tetapi kecepatan linear sama.

hubungan roda-roda bersinggungan

Rumus hubungan roda bersinggungan:

Baca juga: Hubungan Roda-roda pada Gerak Melingkar

Hubungan roda menggunakann rantai

Hubungan roda menggunakan rantai adalah suatu kondisi arah gerak roda sama dan kecepatan linear sama.

hubungan roda-roda rantai

Rumus hubungan roda menggunakan rantai:

Keterangan:

= kecepatan linear roda 1 (m/s)
= kecepatan linear roda 2 (m/s)
= kecepatan sudut roda 1 (rad/s)
= kecepatan sudut roda 2 (rad/s)
= jari-jari roda 1 (m)
= jari-jari roda 2 (m)

Baca juga: Menentukan Frekuensi dari Gerak Melingkar Beraturan

Contoh soal

Berikut contoh soal untuk memahaminya:

Contoh soal 1

Tiga roda A, B, dan C dihubungkan dengan tali seperti gambar. Jika roda A berputar sebanyak 240 kali dalam 1 menit, maka kelajuan linear roda C adalah ....

A. 0,448 π m/s
B. 0,384 π m/s
C. 0,348 π m/s
D. 0,288 π m/s
E. 0,204 π m/s

Jawab:

Diketahui:

= 240 kali
= 0,08 m
= 0,12 m
= 1 menit = 60 sekon
= 0,2 m

Ditanya:

= ....?

Pembahasan:

Roda B dan roda C memiliki kecepatan sudut yang sama.

Jadi, jawaban (B).

Baca juga: Menentukan Perlambatan dari Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Contoh soal 2

Tiga buah roda, yaitu A (jari-jari = 20 cm), roda B (jari-jari = 40 cm), dan roda C (jari-jari = 20 cm), dihubungkan seperti gambar. Jika roda A berputar, maka perbandingan kecepatan sudut roda A, B, dan C adalah ....

A. 1:1:1
B. 1:2:1
C. 1:4:1
D. 2:1:2
E. 4:1:4

Jawab:

Diketahui:

= 20 cm
= 40 cm
= 20 cm

Roda A dan roda B bersinggungan, roda B dan roda C terhubung dengan rantai, sehingga kecepatan linear A, B, dan C sama .

Perbandingan kecepatan sudut A,B, dan C adalah:

(untuk disamakan penyebut, maka dikali 0,4)

Jadi, jawaban D.

Baca juga: Contoh Soal Gerak Melingkar Beraturan

Contoh soal 3

Perhatikan gambar!

Kompas.com/Retia Kartika Dewi ilustrasi roda-roda rantai.

Jari-jari roda A = 30 cm, roda B = 40 cm, roda C = 25 cm, dan roda D = 50 cm. Roda B berputar dengan kecepatan anguler 50 rad/s, maka kecepatan anguler roda D adalah ....

A. 80 rad/s
B. 60 rad/s
C. 50 rad/s
D. 40 rad/s
E. 30 rad/s

Jawab:

Diketahui:

= 30 cm
= 40 cm
= 25 cm
= 50 cm
= 50 rad/s

Ditanya:

= ....?

Pembahasan:

Berdasarkan konsep hubungan roda-roda, maka pada gambar berlaku:

dan

Sehingga:

Jadi, jawaban (E).

Baca juga: Gerak Melingkar Berubah Beraturan dan Percepatan Tangensial