Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas gerak menggelinding pada benda tegar, yang merupakan gabungan gerak translasi dan rotasi. Ketika benda tegar bergerak, dapat mengalami gerak translasi dan/atau gerak rotasi. Gerak translasi murni membuat setiap titik pada benda bergerak dengan kecepatan yang sama, sementara gerak rotasi membuat benda berputar terhadap titik pusat massa. Gabungan gerak translasi dan rotasi disebut gerak menggelinding, di mana energi kinetik totalnya merupakan kombinasi dari energi kinetik translasi dan rotasi. Dalam kasus permasalahan, seperti bola silinder yang bergerak menggelinding di bidang miring, kita dapat menggunakan prinsip energi mekanik untuk mencari kecepatan dan jarak yang ditempuh.

Setelah kita mengenal lebih dalam soal gerak rotasi, mari kita akan lihat gerak kombinasi antara keduanya yaitu gerak translasi dan gerak rotasi.

Karena disini kita sudah masuk ke kajian benda tegar maka tidak bisa dipungkiri bahwa ketika sebuah benda tegar bergerak atau dikenai gaya

maka akan muncul gerak hasil dari gaya tersebut bisa berupa gerak translasi, bisa pula berupa gerak rotasi.

Nantinya kalau kita bicara soal benda tegar, misalkan disini ada sebuah roda, mungkin dari gambarnya tidak terlalu sempurna tapi bisa dibayangkan ini adalah sebuah roda.

Misalkan kalau kita bicara soal benda tegar semestinya kita bicara semua titik yang berada pada bola atau roda ini,

tapi disini kita hanya meninjau tiga titik yaitu titik A yaitu yang ada di puncak dari si roda atau bolanya,

titik O dimana dia ada titik pusat masa dari bolanya dengan kita anggap bola atau roda ini itu adalah sebuah benda yang punya densitas yang uniform

dan yang B itu adalah titik bawah benda yang dia berhimpitan dengan permukaan tempat dia berjalan.

Kita anggap permukaannya juga rata ya, walaupun gambarnya tidak terlalu bagus.

Sekarang jika dia bergerak translasi murni maka setiap titik pada bola atau rodanya itu akan bergerak translasi.

Misalkan dia bergerak ke sana maka dia akan, titik A akan bergerak dengan kecepatan V, titik B akan bergerak dengan kecepatan V juga,

titik V akan bergerak dengan kecepatan V yang semestinya kita bisa pandang akan sama dengan kecepatan pusat masa.

Artinya setiap titik itu akan bergerak dengan kecepatan yang kelajuan, kecepatan yang sama.

Jadi setiap titik, jadi titik yang disini pun, disanapun dan dimanapun itu bergerak bersama-sama ke kanan secara translasi.

Jika memang geraknya adalah gerak translasi murni.

Nah sekarang jika gerak rotasi, artinya dari definisinya gerak rotasi adalah gerak terhadap acuan sumbu.

Artinya dia tidak mengalami gerak translasi.

Sekarang kalau kita bicara soal gerak rotasi, artinya dia mengelilingi titik pusat masa di O.

Sehingga ketika dia mengelilingi titik pusat masa maka titik A itu akan bergerak ke sana dengan kecepatan V pusat masa.

Sedangkan titik B itu akan bergerak ke arah sebaliknya.

Dan karena geraknya hanya rotasi murni, maka benda ini tidak berpindah.

Artinya titik pusat masanya itu semestinya tidak bergerak kemanapun.

Artinya kecepatan pusat masanya akan sama dengan 0.

Sehingga kalau kita bisa bayangkan, ini geraknya berputar di rotasi saja.

Sehingga kalau gerak translasi dan gerak rotasi dialami bersamaan oleh suatu benda,

kita tinggal jumlahkan saja kecepatan untuk masing-masing moda gerak di setiap titiknya.

Saya ingatkan sekali lagi, di sini kita hanya meninjau 3 titik saja, yaitu titik A, titik B, dan titik O.

Jadi kalau kita jumlahkan di titik A, dari translasi dia ke kanan, dari rotasi dia ke kanan.

Artinya kita bisa tempatkan titik A sama dengan 2VPM.

Di titik pusat rotasi ada 1 terpada translasi, sedangkan rotasi sama dengan 0.

Sedangkan untuk yang menyentuh tanah, untuk di translasi murni ini ada ke kanan,

Artinya karena besarnya sama, dia akan sangat menghilangkan.

Jadi artinya kalau kita bisa bayangkan, gabungan dari gerak translasi dan gerak rotasi,

itu kita sebut sebagai gerak menggelinding.

Artinya ini akan sama dengan semakin jauh dari lantai, dia akan bergerak lebih cepat.

Jadi artinya ini bisa dibilang seperti menggelinding atau tentang bagaimana Anda melihat roda itu bergerak.

Atau kalau kita bisa lihat, yang gerak menggelinding,

itu mirip dengan gerak rotasi dari suatu benda terhadap titik yang berhimpitan atau berkontak dengan tanah.

Nanti setelah dari sini sampai ke tanah, maka yang di atasnya juga akan punya cara yang sama.

Karena geraknya adalah gabungan antara gerak translasi dan gerak rotasi,

maka energi kinetik total dari gerak menggelinding ini juga merupakan kombinasi dari energi kinetik untuk masing-masing moda gerak.

Karena kita tahu untuk translasi murni, energi kinetiknya adalah setengah kali masa,

Gerak rotasinya kita sudah pernah turunkan di video sebelumnya,

Anda cek kembali lagi sebelum kita belajar tentang momen inertia.

Ini adalah setengah kali momen inertia I, tergantung dari bentuknya tentu saja,

artinya jika disini keadaannya sama seperti ini,

artinya kita tahu omega akan sama dengan VPM dibagi dengan R.

Karena Anda masih ingat definisi terkait gerak rotasi.

Jadi hasilnya akan dapat untuk energi gerak menggelinding.

Artinya jika benda yang kita tinjung mengalami gerak menggelinding,

maka energi kinetiknya bukan hanya berasal dari energi kinetik translasi,

tapi juga berasal dari energi kinetik rotasi.

Mari kita lihat permasalahan kita contoh pada saat ini.

Silinder disitu dengan jari-jari R dan masa total adalah M besar.

kita sudah pernah hitung bahwa untuk silinder pejal yang diputar terhadap titik sumbu rotasi

punya moment inersia sebesar setengah M kali R kuadran.

Anda tinggal melihat pada tabel bahwa nilai moment inersia akan berbeda-beda.

Jika disini dia ditempatkan di titik berjarak L dari sebuah bidang miring,

maka dia akan turun secara mengelinding disini,

untuk kemudian dia lepas dengan kecepatan tertentu,

kalau kita mau mengerjakan soal yang ini,

kita hanya mengingat lagi tentang gerak para bola yang kita sudah pelajari di video sebelumnya,

yang perlu kita cari adalah berapa kelajuan dari bola ketika dia lepas dari bidang miring.

artinya kan jelas dia akan punya kecepatan,

artinya dia akan punya kecepatan Vx saja,

di mana Vx ini akan sama dengan kecepatan dia turun ke bawah,

kita bisa cari D dengan mempertimbangkan persamaan para bola.

Jadi disini mungkin saya hanya akan bahas berapa Vx-nya,

Anda bisa dengan cara yang sama seperti Anda belajar gerak para bola untuk mencari D-nya,