Dalam dinamika gerak, tidak semua objek bergerak dalam garis lurus. Banyak fenomena alam dan teknologi melibatkan gerak melingkar, yaitu gerakan suatu objek yang lintasannya berbentuk lingkaran atau sebagian lingkaran. Memahami konsep-konsep kunci seperti kecepatan sudut dan gaya sentripetal adalah esensial untuk menguasai prinsip dasar gerak melingkar.
Kecepatan sudut (ω) menggambarkan seberapa cepat suatu objek berputar atau bergerak mengelilingi pusat lingkaran. Berbeda dengan kecepatan linear (yang mengukur jarak tempuh per satuan waktu), kecepatan sudut mengukur perubahan sudut (Δθ) per satuan waktu (Δt):
ω=ΔtΔθ
Satuan standar kecepatan sudut adalah radian per sekon (rad/s). Kecepatan sudut adalah besaran vektor dengan arah yang tegak lurus terhadap bidang lingkaran dan mengikuti aturan tangan kanan.
Agar suatu objek dapat bergerak dalam lintasan melingkar, dibutuhkan sebuah gaya yang selalu mengarah ke pusat lingkaran. Gaya inilah yang disebut gaya sentripetal (Fs). Tanpa adanya gaya sentripetal, objek akan cenderung bergerak lurus sesuai dengan hukum pertama Newton (inersia). Gaya sentripetal bukanlah jenis gaya fundamental baru, melainkan peran yang dimainkan oleh gaya lain (seperti tegangan tali, gaya gravitasi, gaya gesekan) agar objek tetap bergerak melingkar.
Besar gaya sentripetal berbanding lurus dengan massa objek (m), kuadrat kecepatan linear (v2), dan berbanding terbalik dengan jari-jari lingkaran (r):
Fs=rmv2
Kita juga dapat menghubungkan gaya sentripetal dengan kecepatan sudut (ω) melalui persamaan v=ωr, sehingga:
Fs=mω2r
Beberapa contoh gerak melingkar dalam kehidupan sehari-hari meliputi perputaran roda kendaraan, gerakan planet mengorbit bintang, putaran baling-baling, dan ayunan konis. Dalam setiap kasus ini, selalu ada gaya sentripetal yang bekerja untuk mempertahankan objek pada lintasannya. Misalnya, pada perputaran roda, gaya gesekan antara ban dan jalan memberikan gaya sentripetal. Pada orbit planet, gaya gravitasi dari bintang berperan sebagai gaya sentripetal.
Penting untuk membedakan gaya sentripetal dengan gaya sentrifugal. Gaya sentrifugal adalah gaya fiktif yang terasa “keluar” dari pusat lingkaran oleh pengamat yang berada dalam kerangka acuan yang berputar. Gaya ini sebenarnya adalah akibat dari inersia objek yang cenderung bergerak lurus, bukan gaya nyata yang bekerja pada objek.