Menentukan Kecepatan Minimal Benda di Titik Terendah agar dapat Bergerak Melingkar Penuh

Berapakah kecepatan minimal suatu benda pada titik terendahnya agar dapat bergerak melingkar secara penuh? Masalah ini seringkali muncul pada topik gerak melingkar dengan tingkat kesulitan sedang ke atas.

Agar benda dapat bergerak melingkar secara penuh, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi. Kecepatan yang terlalu rendah akan membuat benda tidak dapat mencapai titik tertingginya. Sebagian akan mengambil asumsi kecepatan di titik teratas diambil minimal nol hingga benda benda dapat melanjutkan ke gerakan selanjutnya, namun pengambilan syarat ini belumlah tepat. Nilai apa yang diambil harga nol, simak sebuah contoh berikut ini!

#Soal
Sebuah benda bermassa 2 kg digantung dengan seutas tali yang panjangnya 1 meter. Benda bergerak dalam lintasan melingkar pada bidang vertikal seperti pada gambar di bawah ini. 
 
Tentukan kecepatan minimal benda di titik terendahnya agar benda dapat bergerak dalam lingkaran yang penuh!

#Pembahasan
Kondisi benda saat berada pada titik tertinggi lintasan (II) seperti gambar di bawah ini. Pada saat itu, tegangan tali dapat diambil nilai 0 atau T = 0. Gaya lain yang bekerja adalah gaya berat w = mg. Kedua gaya berarah ke pusat lingkaran. 

Dari hukum newton pada gerak melingkar ini diperoleh kecepatan saat berada di titik II atau v₂:
ΣF = mv²/R

Untuk menentukan kecepatan saat titik I (v₁) gunakan hukum kekekalan energi mekanik pada titik I dan II: 
 
Sehingga kecepatan benda minimal di titik terendahnya agar benda dapat bergerak melingkar penuh adalah 5√2 m/s

Latihan
Sebuah benda dengan massa 200 gram bergerak sepanjang bagian dalam sebuah talang dengan lintasan A-B-C-D-E. Anggap permukaan talang licin dan jari-jari talang adalah 45 cm. 
 
Tentukan kecepatan minimal benda di titik B agar benda dapat bergerak melingkar melewati titik D!

Petunjuk:
-Gaya yang bekerja pada benda di titik D ada gaya normal (N) dan gaya berat (w), kedua gaya itu arahnya ke bawah.
-Ambil nilai N = 0 untuk benda saat di titik D.