Rumus Kecepatan Maksimum Di Tikungan Datar Semoga Tidak Slip
Bagi kalian penggemar MotoGP tentunya kalian sudah tidak ajaib dengan gambar pembalap di bawah ini. Dia yaitu salah satu rider terbaik asal Spanyol berjulukan Marc Marquez, juara MotoGP demam isu 2016 lalu. Dalam race yang sanggup kalian tonton secara live di televisi, mungkin tidak sedikit para rider yang tergelincir ketika menikung di jalan melengkung. Tahukah kalian apa sebabnya?
Ada banyak faktor yang menjadikan para pembalap MotoGP tergelincir atau slip ketika menikung di jalan melengkung, di antaranya yaitu kondisi jalan licin ketika basah, kondisi ban yang sudah aus, sudut kemiringan motor dan pembalap dengan jalan, bersenggolan dengan pembalap lain serta kecepatan maksimum ketika di tikungan.
Lalu kini yang menjadi pertanyaannya yaitu berapakah kecepatan maksimum yang diperbolehkan ketika menikung di jalan melengkung semoga tidak slip? Untuk mengetahui jawabannya, silahkan kalian simak baik-baik klarifikasi berikut ini.
Sebuah kendaraan beroda empat bergerak dengan kecepatan v melewati sebuah tikungan datar horizontal. Bentuk tikungan melengkung dengan jari-jari sebesar R menyerupai yang ditunjukkan pada gambar di atas. Pada ketika berada di tikungan, komponen gaya yang bekerja pada kendaraan beroda empat tersebut yaitu sebagai berikut.
Pada sumbu vertikal
ΣF = ma
N – w = ma
Karena dalam arah vertikal tidak terjadi gerak, maka percepatan sama dengan nol (a = 0) sehingga
N – w = 0
N = w
N = mg ………. Pers. (1)
Pada sumbu horizontal
Pada sumbu horizontal, hanya ada gaya gesek statis fs . Karena gaya gesek ini bekerja pada arah radial (berhimpit dengan jari-jari lintasan) dan menuju sentra lingkaran, maka gaya gesek bertindak sebagai gaya sentripetal positif. Tentunya kalian sudah mengetahui bahwa gaya gesek statis mempunyai nilai maksimum μsN.
Oleh lantaran itu, supaya kendaraan beroda empat tidak slip ketika melewati tikungan maka kelajuan kendaraan beroda empat dihentikan menghasilkan gaya sentripetal yang lebih besar daripada nilai gaya ukiran maksimum. Dengan kata lain, gaya ukiran maksimum membatasi kelajuan maksimum mobil. Kelajuan maksimum ini diperoleh dengan memakai Hukum II Newton pada gerak melingkar sebagai berikut.
Oleh lantaran itu, supaya kendaraan beroda empat tidak slip ketika melewati tikungan maka kelajuan kendaraan beroda empat dihentikan menghasilkan gaya sentripetal yang lebih besar daripada nilai gaya ukiran maksimum. Dengan kata lain, gaya ukiran maksimum membatasi kelajuan maksimum mobil. Kelajuan maksimum ini diperoleh dengan memakai Hukum II Newton pada gerak melingkar sebagai berikut.
ΣFs = mas
fs = mas
μsN = mas
Dari persamaan (1) kita dapatkan nilai N = mg, sehingga persamaan di atas menjadi menyerupai berikut.
μsmg = mas
karena as = v2/R, maka
μsmg | = | m | v2 |
R |
μsgR | = | v2 |
Sehingga kita peroleh rumus kecepatan maksimum di tikungan datar semoga tidak slip yaitu sebagai berikut.
vmaks | = | √ | μsgR | ………. Pers. (2) |
Keterangan: | ||
vmaks | = | Kecepatan maksimum (m/s) |
μs | = | Koefisien gesek statis |
R | = | Jari-jari lintasan (m) |
g | = | Percepatan gravitasi bumi (m/s2) |
Agar kalian sanggup memahami penerapan rumus kecepatan maksimum di atas, silahkan kalian pahami dua pola soal dan pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal #1
Sebuah sepeda motor membelok pada tikungan berbentuk busur bundar dengan jari-jari 10 meter. Jika koefisien ukiran statik antara roda dan jalan yaitu 0,25 dan g = 10 m/s2, maka kecepatan motor terbesar yang diizinkan adalah…
Jawab
Diketahui:
R = 10 m
μs = 0,25
g = 10 m/s2
maka dengan memakai persamaan (2), kecepatan terbesar sanggup ditentukan dengan cara sebagai berikut.
vmaks = √μsgR
vmaks = √(0,25)(10)(10)
vmaks = √25
vmaks = 5 m/s
Dengan demikian, kecepatan motor terbesar yang diizinkan (agar tidak tergelincir) yaitu sebesar 5 m/s.
Contoh Soal #2
Sebuah kendaraan beroda empat melintasi tikungan datar berjari-jari 50 m dengan kelajuan 54 km/jam. Apakah kendaraan beroda empat akan belok atau tergelincir jika:
a) Jalannya kering dengan koefisien ukiran statis μs = 0,6
b) Jalannya sedikit licin dengan koefisien ukiran statis μs = 0,2
Jawab
Pada kasus ini diketahui R = 50 m, v = 54 km/jam = 15 m/s maka
a) untuk μs = 0,6
vmaks = √μsgR
vmaks = √(0,6)(10)(50)
vmaks = √300
vmaks = 17,32 m/s
karena kelajuan mobil v = 54 km/jam = 15 m/s lebih kecil daripada kelajuan maksimum, maka kendaraan beroda empat akan berbelok dengan kondusif (tidak tergelincir).
b) untuk μs = 0,2
vmaks = √μsgR
vmaks = √(0,2)(10)(50)
vmaks = √100
vmaks = 10 m/s
karena kelajuan mobil v = 54 km/jam = 15 m/s lebih besar daripada kelajuan maksimum, maka kendaraan beroda empat akan tergelincir.
Referensi:
Demikianlah artikel wacana cara memilih rumus kecepatan maksimum di tikungan datar horizontal 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.