Gaya sentrifugal ada di mana-mana dalam kehidupan kita sehari-hari, tetapi apakah itu yang kita pikirkan?
Kita mengalaminya ketika kita belok di tikungan di dalam mobil atau ketika sebuah pesawat terbang berbelok. Kita melihatnya dalam siklus putaran mesin cuci atau ketika anak-anak mengendarai komidi putar. Suatu hari bahkan mungkin memberikan gravitasi buatan untuk kapal ruang angkasa dan stasiun ruang angkasa.
Tetapi gaya sentrifugal sering dikacaukan dengan gaya sentripetal, karena gaya tersebut sangat erat hubungannya - pada dasarnya dua sisi dari koin yang sama.
Gaya sentripetal didefinisikan sebagai, "gaya yang diperlukan untuk menjaga objek bergerak di jalur melengkung dan yang diarahkan ke dalam menuju pusat rotasi," sementara gaya sentrifugal didefinisikan sebagai "gaya nyata yang dirasakan oleh benda yang bergerak di jalur melengkung yang bertindak keluar dari pusat rotasi, "menurut Merriam Webster Dictionary.
Perhatikan bahwa sementara gaya sentripetal adalah gaya aktual, gaya sentrifugal didefinisikan sebagai gaya nyata. Dengan kata lain, ketika memutar-mutar suatu massa pada sebuah string, string tersebut memberikan gaya sentripetal ke dalam pada massa tersebut, sementara massa tampak mengerahkan gaya sentrifugal ke luar pada string tersebut.
"Perbedaan antara gaya sentripetal dan gaya sentrifugal berhubungan dengan 'kerangka referensi' yang berbeda, yaitu sudut pandang berbeda dari mana Anda mengukur sesuatu," kata Andrew A. Ganse, seorang ahli fisika penelitian di University of Washington. "Gaya sentripetal dan gaya sentrifugal benar-benar gaya yang sama persis, hanya dalam arah yang berlawanan karena mereka mengalami dari kerangka referensi yang berbeda."
Jika Anda mengamati sistem rotasi dari luar, Anda melihat gaya sentripetal ke dalam yang bekerja untuk membatasi benda yang berputar ke jalur melingkar. Namun, jika Anda adalah bagian dari sistem rotasi, Anda mengalami gaya sentrifugal yang jelas mendorong Anda menjauh dari pusat lingkaran, meskipun apa yang sebenarnya Anda rasakan adalah gaya sentripetal ke dalam yang membuat Anda benar-benar tidak bersinggungan dengan tangen .
Pasukan mematuhi Hukum Gerak Newton
Kekuatan luar yang tampak ini dijelaskan oleh Hukum Gerak Newton. Hukum Pertama Newton menyatakan bahwa "tubuh yang diam akan tetap diam, dan tubuh yang bergerak akan tetap bergerak kecuali jika ditindaklanjuti oleh kekuatan eksternal."
Jika sebuah benda masif bergerak melalui ruang dalam garis lurus, kelembamannya akan menyebabkannya berlanjut dalam garis lurus kecuali jika kekuatan luar menyebabkannya mempercepat, memperlambat atau mengubah arah. Agar dapat mengikuti jalur melingkar tanpa mengubah kecepatan, gaya sentripetal kontinu harus diterapkan pada sudut yang tepat ke jalurnya. Jari-jari (r) dari lingkaran ini sama dengan massa (m) kali kuadrat kecepatan (v) dibagi dengan gaya sentripetal (F), atau r = mv ^ 2 / F. Gaya dapat dihitung hanya dengan mengatur ulang persamaan, F = mv ^ 2 / r.
Hukum Ketiga Newton menyatakan bahwa "untuk setiap tindakan, ada reaksi yang sama dan berlawanan." Sama seperti gravitasi menyebabkan Anda mengerahkan kekuatan di tanah, tanah tampak mengerahkan kekuatan yang sama dan berlawanan di kaki Anda. Ketika Anda berada di mobil yang melaju, jok memberikan gaya maju pada Anda sama seperti Anda tampak memaksakan gaya mundur pada jok.
Dalam kasus sistem rotasi, gaya sentripetal menarik massa ke dalam untuk mengikuti jalur lengkung, sementara massa tampak mendorong ke luar karena kelembamannya. Namun, dalam masing-masing kasus ini, hanya ada satu kekuatan nyata yang diterapkan, sementara yang lain hanya kekuatan nyata.
Contoh gaya sentripetal dalam aksi
Ada banyak aplikasi yang mengeksploitasi gaya sentripetal. Salah satunya adalah untuk mensimulasikan percepatan peluncuran ruang angkasa untuk pelatihan astronot. Ketika roket diluncurkan pertama kali, roket itu sarat dengan bahan bakar dan pengoksidasi sehingga hampir tidak bisa bergerak. Namun, ketika naik, ia membakar bahan bakar pada tingkat yang luar biasa, terus menerus kehilangan massa. Hukum Kedua Newton menyatakan bahwa gaya sama dengan percepatan kali massa, atau F = ma.
Dalam kebanyakan situasi, massa tetap konstan. Namun, dengan roket, massanya berubah secara drastis, sementara gaya, dalam hal ini dorongan motor roket, tetap hampir konstan. Ini menyebabkan percepatan menjelang akhir fase boost meningkat hingga beberapa kali lipat dari gravitasi normal. NASA menggunakan sentrifugal besar untuk mempersiapkan astronot untuk akselerasi ekstrem ini. Dalam aplikasi ini, gaya sentripetal disediakan oleh kursi belakang mendorong ke dalam pada astronot.
Contoh lain dari penerapan gaya sentripetal adalah centrifuge laboratorium, yang digunakan untuk mempercepat pengendapan partikel yang tersuspensi dalam cairan. Salah satu penggunaan umum dari teknologi ini adalah untuk mempersiapkan sampel darah untuk dianalisis. Menurut situs web Experimental Biosciences Rice University, "Struktur unik darah membuatnya sangat mudah untuk memisahkan sel-sel darah merah dari plasma dan elemen-elemen lain yang terbentuk dengan sentrifugasi diferensial."
Di bawah gaya gravitasi normal, gerakan termal menyebabkan pencampuran terus-menerus yang mencegah sel-sel darah dari sampel darah lengkap. Namun, centrifuge biasa dapat mencapai percepatan yang 600 hingga 2.000 kali dari gravitasi normal. Ini memaksa sel-sel darah merah yang berat untuk mengendap di bagian bawah dan mengelompokkan berbagai komponen larutan menjadi lapisan-lapisan sesuai dengan kepadatannya.
Artikel ini diperbarui pada 10 Mei 2019 oleh Live Science Kontributor, Jennifer Leman.
