Dua Roda Diputar Sepusat, Bersinggungan, & Berhubungan ǀ Besaran Terkait & Penerapan Dalam Kehidupan

Kita biasanya bingung tentang kecepatan sudut, kecepatan linier, percepatan linier, atau percepatan sentripetal dua buah roda dengan kolaborasi yang unik. Kita harus mencari tahu, apakah kedua roda ini memiliki kecepatan linier yang sama atau hanya kecepatan sudutnya yang sama. Berikut penjelasannya:

DUA RODA SEPUSAT

Sebenarnya, tidak harus dua roda untuk putaran yang sepusat. Misal sebuah keping piringan hitam diputar dengan pusat berada ditengah. Kita dapat menganggap lingkaran bagian tengahnya sebagai lingkaran kecilnya.

Gambar 1.1. Dua Roda Bergerak dengan Sumbu Sepusat

- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Pada kasus dua roda sepusat ini, kecepatan sudut roda A dan B adalah sama besar. Jika kecepatan sudut roda A adalah 30π rad/s maka kecepatan sudut roda B adalah 30 π rad/s.

Tetapi lain halnya dengan percepatan sentripetal, percepatan linier, dan kecepatan liniernya atau biasa kita sebut linier = tangensial. Jika jari-jari roda A adalah 5cm dan jari-jari roda B adalah 15cm, maka kecepatan linier roda A adalah 1,5π m/s dan kecepatan linier roda B adalah 4,5π m/s.

Percepatan sentripetal roda A juga akan berbeda dengan roda B. Percepatan sentripetal roda A adalah 45π2 m/s2 dan roda B adalah 135π2 m/s2. Sedangkan, percepatan linier (percepatan tangensial) roda tidak muncul untuk gerak melingkar beraturan.

Kita memerlukan informasi tambahan untuk mencari besar percepatan linier, yaitu selang waktu dan kecepatan linier pada waktu akhir.

RODA SALING BERSINGGUNGAN

Dua roda dengan jari-jari berbeda berputar dengan bersinggungan seperti pada gambar 1.2. Arah putar kedua roda tentu akan berlawanan arah. Jika roda B searah jarum jam (clockwise) maka roda A akan berlawanan arah jarum jam (counterclockwise).

Gambar 1.2. Dua Roda Bergerak dengan Saling Bersinggungan

- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Kecepatan linier kedua roda akan sama besar tetapi kecepatan sudutnya akan berbeda. Jika roda B diputar dengan cepat maka roda A juga berputar cepat. Tetapi, sudut yang ditempuh oleh roda A akan jauh lebih besar daripada roda B atau kecepatan sudut roda A lebih besar. Bagaimana bisa? Tentu, hal ini dapat diketahui dari percobaan.

Konsep roda saling bersinggungan ini dapat diterapkan pada mesin pemintal, jam, pengocok adonan, atau mesin lainnya. Pergerakkan akan semakin mudah dengan menambahkan gigi (gear) pada bagian luar lingkaran.

RODA SALING BERHUBUNGAN

Dua roda memiliki jari-jari yang berbeda dan mereka saling terhubung sisi luar lingkarannya seperti gambar 1.3. Konsep roda saling berhubungan mirip dengan roda saling bersinggungan. Hal yang membedakan kedua konsep ini adalah arah putar dari rodanya.

Gambar 1.3. Dua Roda Bergerak dengan Saling Berhubungan (Tali atau Rantai)
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Saat roda A diputar searah jarum jam (clockwise), roda B akan berputar searah jarum jam pula (clockwise). Kecepatan linier dari kedua roda adalah sama besar tetapi kecepatan sudutnya berbeda.

Kecepatan sudut roda A akan lebih besar dibanding kecepatan sudut roda B. Hal ini terjadi karena jari-jari roda A lebih kecil dari jari-jari roda B.

Konsep roda saling berhubungan dapat diterapkan pada gigi sepeda, katrol pengangkat beban, atau sebuah kerekan berjalan. Beberapa diantara juga memanfaatkan gigi dibagian luar roda agar pergerakan lebih mudah.

Baca juga : Konsep Gigi (Gear) Tunggal, Bersinggungan, & Berhubungan ǀ Perbedaan Jumlah Gigi (Gear), Besar Jari-jari, & Gigi(Gear) pada Sepeda

Kesimpulannya dua roda sepusat memiliki kecepatan sudut yang sama tetapi kecepatan liniernya berbeda, sedangkan dua roda bersinggungan dan berhubungan kecepatan sudutnya berbeda tetapi kecepatan liniernya sama.