Kecepatan sudut

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Fisika berasal dari bahasa Yunani yang berarti “alam”. Fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat dan gejala pada benda-benda di alam. Gejala-gejala ini pada mulanya adalah apa yang dialami oleh indra kita, misalnya penglihatan menemukan optika atau cahaya, pendengaran menemukan pelajaran tentang bunyi, dan indra peraba yang dapat merasakan panas.

Fisika menjadi ilmu pengetahuan yang mendasar, karena berhubungan dengan perilaku dan struktur benda, khususnya benda mati. Menurut sejarah, fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dengan pengamatanpengamatan dari gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya, dan lain-lain. Bidang ilmu ini telah dimulai berabad-abad yang lalu, dan berkembang pada zaman Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum mengenai benda yang jatuh, sedangkan Newton mempelajari gerak pada umumnya, termasuk gerak planet-planet pada sistem tata surya.

Fisika adalah salah satu ilmu pengetahuan alam dasar yang banyak digunakan sebagai dasar bagi ilmu-ilmu yang lain. Fisika adalah ilmu yang mempelajari gejala alam secara keseluruhan. Fisika mempelajari materi, energi, dan fenomena atau kejadian alam, baik yang bersifat makroskopis (berukuran besar, seperti gerak Bumi mengelilingi Matahari) maupun yang bersifat mikroskopis (berukuran kecil, seperti gerak elektron mengelilingi inti) yang berkaitan dengan perubahan zat atau energi. Fisika menjadi dasar berbagai pengembangan ilmu dan teknologi. Kaitan antara fisika dan disiplin ilmu lain membentuk disiplin ilmu yang baru, misalnya dengan ilmu astronomi membentuk ilmu astrofisika, dengan biologi membentuk biofisika, dengan ilmu kesehatan membentuk fisika medis, dengan ilmu bahan membentuk fisika material, dengan geologi membentuk geofisika, dan lain-lain. Pada bab ini akan dipelajari tentang dasar-dasar ilmu fisika.

B. RUMUSAN MASALAH

1. Apakah pengertian kecepatan sudut?

2. Bagaimana cara kerja tachometer?

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN KECEPATAN SUDUT

Di dalam fisika, kecepatan sudut adalah besaran vektor (lebih tepatnya, vektor semu) yang menyatakan frekuensi sudut suatu benda dan sumbu putarnya. Satuan SI untuk kecepatan sudut adalah radian per detik, meskipun dapat diukur pula menurut derajat per detik, rotasi per detik, derajat per jam, dan lain-lain. Ketika diukur dalam putaran per waktu (misalnya rotasi per menit), kecepatan sudut sering dikatakan sebagai kecepatan rotasi dan besaran skalarnya adalah laju rotasi. Kecepatan sudut biasanya dinyatakan oleh simbol omega (Ω atau ω). Arah vektor kecepatan sudut adalah tegak lurus dengan bidang rotasi, dalam arah yang biasa disebut kaidah tangan kanan.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d5/Angular_velocity.svg/250px-Angular_velocity.svg.png

Kecepatan sudut menjelaskan laju dan orientasi rotasi suatu benda pada sumbunya. Arah vektor kecepatan sudut berimpit dengan sumbu rotasi; pada gambar ini (rotasi berlawanan arah jarum jam) vektor naik.

B. KECEPATAN SUDUT SUATU PARTIKEL

1. Dimensi dua

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/41/AngularVelocity01.png/256px-AngularVelocity01.png

Kecepatan sudut suatu partikel pada P relatif terhadap titik asal O ditentukan oleh komponen tangensial dan normal vektor kecepatan v.

Kecepatan sudut suatu partikel di dalam bidang dua dimensi adalah yang paling mudah dipahami. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di kanan (biasanya menyatakan ukuran sudut φ dan θ di dalam radian), jika garis dilukiskan dari titik asal (O) ke partikel yang dimaksud (P), maka vektor kecepatan (v) partikel akan memiliki komponen sepanjang jari-jari (komponen jari-jari, v_∥) dan komponen yang tegak lurus dengan jari-jari (komponen silang jari-jari, v). Tetapi, harus diingat bahwa vektor kecepatan dapat juga diuraikan menjadi komponen tangensial dan normal.

Gerak radial (gerak memancar) tidak menghasilkan perubahan jarak partikel terhadap titik asal; sehingga untuk menentukan kecepatan sudut, komponen sejajar (radial) dapat diabaikan. Oleh karena itu, rotasi sepenuhnya dihasilkan oleh gerak tangensial (seperti yang terjadi pada partikel yang bergerak pada lingkaran), dan kecepatan sudut sepenuhnya ditentukan oleh komponen tegak lurus (tangensial). Dapat dilihat bahwa laju perubahan kedudukan sudut suatu partikel adalah berhubungan dengan kecepatan silang jari-jari berdasarkan:^[1]

$\mathrm{v}_\perp=r\,\frac{d\phi}{dt}$

Dengan memanfaatkan θ, sudut antar-vektor v_∥ dan v, atau setara dengan sudut antar-vektor r dan v, menghasilkan:

$\mathrm{v}_\perp=|\mathrm{\mathbf{v}}|\,\sin(\theta).$

Dengan memadukan kedua-dua persamaan di atas dan dengan mendefinisikan kecepatan sudut sebagai ω=dΦ/dt, diperoleh:

$\omega=\frac{|\mathrm{\mathbf{v}}|\sin(\theta)}{|\mathrm{\mathbf{r}}|}.$

Di dalam dimensi dua kecepatan sudut hanyalah nilai atau bilangan yang tak-berarah. Bilangan yang tak-berarah adalah skalar atau skalar semu, perbedaannya adalah skalar tidak mengubah tanda sumbu x dan y (atau dibalik), sedangkan skalar semu mengubah. Sudut sebagaimana halnya kecepatan sudut adalah contoh skalar semu. Arah positif rotasi diambil, berdasarkan perjanjian, sebagai arah menuju sumbu y dari sumbu x. Jika sumbu-sumbu itu dipertukarkan, tetapi rotasi tidak dibalik, maka tanda sudut rotasi, dan oleh karenanya pula kecepatan sudut akan berubah. Adalah penting untuk mengetahui bahwa kecepatan sudut skalar semu suatu partikel bergantung kepada pilihan titik asalnya.

2. Dimensi tiga

Di dalam dimensi tiga, kecepatan sudut menjadi lebih kompleks. Di dalam kasus ini, kecepatan sudut umumnya dipikirkan sebagai vektor, atau lebih tepatnya vektor semu. Kini kecepatan sudut tidak hanya memiliki besaran, tetapi juga arah. Besarannya adalah frekuensi sudut, dan arahnya menjelaskan sumbu rotasi. Kaidah tangan kanan menunjukkan bahwa arah positif vektor semu kecepatan sudut adalah:

Jika empat jari tangan kanan (selain jempol) digenggamkan menurut arah rotasi, maka arah vektor kecepatan sudut ditunjukkan oleh jempol tangan kanan.

Seperti pada kasus dua dimensi, suatu partikel akan memiliki komponen kecepatannya sepanjang jari-jari dari titik asalnya terhadap partikel, dan komponen lain yang tegak lurus terhadap jari-jarinya. Paduan titik asal dan komponen tegak lurus kecepatan mendefinisikan bidang rotasi di mana perilaku partikel (pada saat itu) tampak seperti kasus dua dimensi. Sumbu rotasi yang tegak lurus dengan bidang ini, dan sumbu ini mendefinisikan arah vektor semu kecepatan sudut, sedangkan besarannya sama dengan nilai vektor semu yang dijumpai pada kasus dua dimensi. Dimisalkan $\hat{n}$ adalah vektor satuan yang bergerak pada arah vektor semu kecepatan sudut. Kecepatan sudut dapat ditulis dengan cara yang sama dengan yang biasa dilakukan pada dimensi dua:

$\boldsymbol\omega=\frac{|\mathrm{\mathbf{v}}|\sin(\theta)}{|\mathrm{\mathbf{r}}|}\,\hat{n}$

yang menurut definisi perkalian silang, dapat dituliskan sebagai:

$\boldsymbol\omega=\frac{\mathbf{r}\times\mathbf{v}}{|\mathrm{\mathbf{r}}|^2}$

Contoh Soal :

Sebuah generator berputar dengan kecepatan sudut 100 rad/menit, berapakah kecepatan sudut generator tersebut.

Penyelesaian :

http://ab11ae.files.wordpress.com/2010/05/penyelesain-soal.png?w=614

C. Cara Kerja Tachometer

Tachometer merupakan Alat yang memberikan output yang proporsional terhadap kecepatan putar (kecepatan sudut).Tachometer (penunjuk kecepatan putaran mesin) untuk mengukur kecepatan sepedamotor yang akurat, prinsip kerjanya menghitung jarak tempuh roda belakang (keliling roda belakang) dikali putaran roda belakang yang berhubungan dengan putaran mesin.

Cara Kerja Tachometer

Metode untuk mengukur data kecepatan putar pada tachometer :

1. Diukur langsung pada potensiometer.

2. Menggunakan penurunan waktu yang diambil untuk setiap pilihan celah yang dilewati cahaya laser.

D. Macam-Macam Tachometer

1. Tachometer optik

Tachometer Optik adalah sebuah alat untuk mengukur kecepatan sudut putar dengan besaran rpm.Tachometer optik terdiri dari jalur atau garis (stripe) yang terdapat di dalam batang lalu terdapat sebuah atau lebih photosensor yang menghadap pada batang tersebut.

Cara Kerja Tachometer

· Setiap batang tersebut berputar maka photosensor akan mendeteksi jumlah stripe yang melewatinya.

· Kemudian akan menghasilkan output yang akan berbentuk pulsa.

· Pada gelombang pulsa tersebut periode ≈ kebalikan dari kecepatan angular.

· Dapat diukur dengan menggunakan rangkaian counter seperti yang digambarkan pada encoder batang optik.

Keunggulan dan Kelemahan Tachometer Optik

Keunggulan

· Memiliki photosensor sehingga dapat mendeteksi setiap garis yang melewatinya

Kelemahan

· Tidak dapat merasakan posisi dan jarak, namun dapat diatasi dengan memasang 2 buah photosensor

2. Tachometer Rotor bergigi

Tachometer Rotor Bergigi terdiri dari sebuah sensor tetap dan sebuah pemutar gerigi, roda, dan bahan besi.

Ada 2 jenis sensor yang digunakan :

a. Variable reluctance sensor

b. Hall effect sensor

Pada Tachometer ini juga terdapat magnet yang menggantung sebagai sensornya

Cara Kerja Tachometer Rotor Bergigi

· Rotor berputar, kemudian bagian rotor bergigi yang akan diukur.

· Sensor yang berupa magnet akan mendeteksi setiap gerigi tersebut yang melewatinya.

· Setiap gerigi melewatinya maka medan magnet akan bertambah dan menginduksi tegangan pada belitan kawat sehingga akan dihasilkan pulsa.

· Pulsa tersebut akan dikonversi menjadi sebuah gelombang kotak yang bersih dengan rangkaian ambang detektor

Keunggulan Tachometer Rotor Bergigi

· Memberikan sebuah pulsa setiap waktu apabila gigi besi melewatinya.

· Menghasilkan pulsa yang berupa sinyal kotak yang jernih

3. Tachometer DC

Tachometer DC adalah sebuah generator DC yang memproduksi tegangan keluaran DC yang proporsional dengan kecepatan batang. Tachometer DC ini terdiri dari magnet permanen dan bagian yang beputar yang terbuat dari koil.

Prinsip Kerja Tachometer DC

Prinsip kerjanya adalah terjadinya proses konversi langsung antara kecepatan dan tegangan

Keunggulan dan Kelemahan Tachometer DC

· Keunggulan : Untuk menjaga inersia turun dapat diatasi dengan penggunaan sikat

· Kelemahan : Penggunaan sikat untuk menjaga inersia dapat aus.

BAB III

PENUTUP

A. KESIMPULAN

B. SARAN

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka penulis mohon kritik dan saran guna perbaikan untuk masa yang akan datang.

DAFTAR PUSTAKA

http://ab11ae.wordpress.com/2010/05/27/kecepatan-sudut/

http://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan_sudut

http://temukanpengertian.blogspot.com/2013/09/pengertian-kecepatan-sudut.html

Malikghaisan

Kecepatan sudut

Post a Comment for "Kecepatan sudut"

Menu Halaman Statis