Belajar Fisika Rumus Kecepatan Maksimum Di Tikungan Miring Licin Supaya Tidak Slip
Coba kalian perhatikan gambar di bawah ini. Kenapa para atlet ice skating memiringkan tubuh mereka ketika berbelok di tikungan tajam? Tujuan atlet ice skating memiringkan tubuh ketika berbelok ialah semoga mereka sanggup menikung dengan kecepatan yang tinggi dengan lebih gampang dan aman. Tentu hal tersebut gampang dilakukan bagi insan alasannya tubuh insan fleksibel atau luwes.
blogspot.com/-IBnU26Eonnk/WZyEka0yS3I/AAAAAAAABxg/zT7PL8Ip898janaYjHQI_Cfnp1u3Bss5wCLcBGAs/s1600/v-maks-di-tikungan-miring-licin.jpg" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-IBnU26Eonnk/WZyEka0yS3I/AAAAAAAABxg/zT7PL8Ip898janaYjHQI_Cfnp1u3Bss5wCLcBGAs/s1600/v-maks-di-tikungan-miring-licin.jpg" title="Belajar Fisika Rumus Kecepatan Maksimum Di Tikungan Miring Licin Agar Tidak Slip" />
Lalu bagaimana dengan kendaraan bermotor menyerupai kendaraan beroda empat semoga sanggup berbelok di tikungan tajam dengan kecepatan yang tinggi? Apakah tubuh kendaraan beroda empat harus dimiringkan juga menyerupai para atlet ice skating di atas? Tentu saja tidak, alasannya hal tersebut tidak mungkin untuk dilakukan. Salah satu cara semoga kendaraan beroda empat sanggup menikung dengan kecepatan tinggi secara gampang dan kondusif ialah dengan menciptakan kontur jalan miring menyerupai pada gambar di bawah ini.
blogspot.com/-kbTcRkY2IE0/WZyEkBnQ0fI/AAAAAAAABxY/i5E2zapaFYwBXuJpNznnN627WnL2_kS1QCLcBGAs/s1600/kontur-jalan-miring.jpg" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-kbTcRkY2IE0/WZyEkBnQ0fI/AAAAAAAABxY/i5E2zapaFYwBXuJpNznnN627WnL2_kS1QCLcBGAs/s1600/kontur-jalan-miring.jpg" title="Belajar Fisika Rumus Kecepatan Maksimum Di Tikungan Miring Licin Agar Tidak Slip" />
Dan kini yang menjadi pertanyaan terakhir ialah dengan kontur jalan miring menyerupai pada gambar di atas, apakah sanggup dipastikan kendaraan beroda empat sanggup menikung dengan kecepatan tinggi secara aman? Tentu saja tidak, alasannya ada batas kecepatan maksimum yang diperbolehkan suatu kendaraan dalam melewati tikungan miring semoga tidak tergelincir alias slip.
Lalu berapa batas kecepatan maksimum tersebut? Pada kesempatan kali ini, kita akan membahas wacana cara memilih rumus kecepatan maksimum di tikungan miring licin (mengabaikan gaya gesek) semoga suatu kendaraan tidak slip ketika berbelok. Untuk sanggup memahaminya, silahkan kalian perhatikan gambar ilustrasi di bawah ini.
Baca Juga
blogspot.com/-O4lHPrGUxEk/WZ25ppHs7HI/AAAAAAAAByA/LTni10ahKB47NvMhJNhONu4gt6Bdj9RJwCLcBGAs/s1600/kecepatan-maksimum-di-tikungan-miring-licin.png" imageanchor="1" style="margin-left: 1em; margin-right: 1em;">
blogspot.com/-O4lHPrGUxEk/WZ25ppHs7HI/AAAAAAAAByA/LTni10ahKB47NvMhJNhONu4gt6Bdj9RJwCLcBGAs/s1600/kecepatan-maksimum-di-tikungan-miring-licin.png" title="Belajar Fisika Rumus Kecepatan Maksimum Di Tikungan Miring Licin Agar Tidak Slip" />
Gambar di atas ialah diagram gaya yang bekerja pada kendaraan beroda empat ketika melintasi tikungan miring licin di mana ukiran antara ban dengan permukaan jalan kita abaikan. Pada perkara ini, gaya normal N mempunyai dua komponen yaitu N sin θ yang bekerja pada sumbu-X dan N cos θ yang bekerja pada sumbu-Y. Sementara itu, gaya berat w bekerja pada sumbu-Y. Meskipun gaya berat juga mempunyai dua komponen (w sin θ dan w cos θ), namun kedua komponen tersebut tidak mensugesti besar kelajuan benda sehingga sanggup kita abaikan. Berdasarkan Hukum II Newton, maka resultan gaya pada sumbu vertikal dan sumbu horizontal sanggup kita tentukan sebagai berikut.
Sumbu Vertikal (Y)
ΣF = ma
N cos θ – w = ma
Karena dalam arah vertikal tidak terjadi gerak, maka percepatan sama dengan nol (a = 0) sehingga
N cos θ – w = 0
N cos θ = w
N cos θ = mg ………. Pers. (1)
Sumbu Horizontal (X)
Komponen gaya yang bekerja pada sumbu horizontal hanyalah N sin θ. Karena komponen gaya normal ini juga bekerja pada arah radial (berhimpit dengan jari-jari lintasan R) dan menuju sentra lingkaran, maka gaya N sin θ berfungsi sebagai gaya sentripetal. Persamaan gaya sentripetal berdasarkan Hukum II Newton ialah sebagai berikut.
ΣFs = mas
N sin θ = mas
N sin θ | = | m | v2 | ………. Pers. (2) |
R |
Apabila persamaan (2) kita bagi dengan persamaan (1), maka kita peroleh hasil sebagai berikut.
N sin θ | = | m | v2 | × | 1 |
N cos θ | R | mg |
tan θ | = | v2 |
gR |
gR tan θ | = | v2 |
Sehingga kita peroleh tumus kecepatan maksimum di tikungan miring licin semoga tidak slip, yaitu sebagai berikut.
vmaks | = | √ | gR tan θ | ………. Pers. (3) |
Keterangan: | ||
vmaks | = | Kecepatan maksimum (m/s) |
R | = | Jari-jari lintasan (m) |
g | = | |
θ | = | Sudut kemiringan jalan |
Agar kalian sanggup memahami penerapan rumus kecepatan maksimum di atas, silahkan kalian pahami beberapa pola soal dan pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal #1
Seorang pembalap akan melewati tikungan jalan yang berjari-jari 80 m dengan sudut kemiringan 37°. Jika gaya gravitasi 10 m/s2, maka tentukan kecepatan maksimum pembalab semoga tidak tergelincir dari lintasan?
Jawab
Diketahui:
R = 80 m
θ = 37°
g = 10 m/s2
Maka dengan memakai persamaan (3), kecepatan maksimum sanggup ditentukan dengan cara sebagai berikut.
vmaks = √gR tan θ
vmaks = √(10)(80)(tan 37)
vmaks = √(800)(3/4)
vmaks = √600
vmaks = 24,49 m/s
Jadi, kecepatan maksimum yang diperbolehkan semoga pembalap tidak tergelincir ialah 24,49 m/s.
Contoh Soal #2
Sebuah kendaraan beroda empat bermassa 400 kg sedang melintasi belokan jalan yang melingkar dengan jari-jari 30 m. Jalan tersebut dirancang dengan kemiringan 37°. Berapakah kecepatan maksimum yang diperbolehkan pada kendaraan beroda empat itu?
Jawab
Diketahui:
m = 400 kg (massa tidak mensugesti besar kecepatan maksimum)
R = 30 m
θ = 37°
g = 10 m/s2 (jika tidak diketahui dalam soal, kita gunakan 10 m/s2)
Dengan memakai persamaan (3), kecepatan maksimum yang diperbolehkan pada kendaraan beroda empat itu ialah sebagai berikut.
vmaks = √gR tan θ
vmaks = √(10)(30)(tan 37)
vmaks = √(300)(3/4)
vmaks = √225
vmaks = 15 m/s
Jadi, kecepatan maksimum yang diperbolehkan pada kendaraan beroda empat ialah 15 m/s.
Contoh Soal #3
Seorang insinyur henda merancang jalan miring dan melengkung tanpa memperhitungkan kekasaran jalan (gaya ukiran jalan dianggap nol). Jika batas kecepatan yang diinginkan sebesar 72 km/jam dan jari-jari tikungan ialah 40 √3 meter, sudut kemiringan jalan haruslah…
Diketahui:
v = 72 km/jam = 20 m/s (gunakan teknik konversi satuan)
R = 40 √3 m
g = 10 m/s2
Dengan memakai persamaan (3), besar sudut kemiringan jalan sanggup dihitung dengan rumus berikut.
vmaks = √gR tan θ
v2maks = gR tan θ
tan θ = v2maks/ gR
tan θ = (20)2/(10)(40√3)
tan θ = 400/400√3
tan θ = 1/√3
tan θ = 1/3√3
θ = arc tan (1/3√3)
θ = 30°
Jadi, besar sudut kemiringan jalan ialah 30°.
Demikianlah artikel wacana cara memilih rumus kecepatan maksimum di tikungan miring licin beserta gambar ilustrasi dan diagram gayanya dilengkapi pola soal dan pembahasan. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Apabila terdapat kesalahan tanda, simbol, huruf, ataupun angka dalam perhitungan, mohon informasikan kepada kami via Contact Us. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.
