Gerakan Menggelinding

Gerakan menggelinding (bergulir tanpa slip) sebuah bola atau roda banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari: sebuah bola menggelinding melintasi lantai, atau roda dan ban mobil atau sepedaberputar sepanjang jalan. Menggelinding tanpa slip bisa langsung dianalisis dan bergantung pada gesekan statis antara benda yang menggelinding dan lantai. Gesekan bersifat statik karena titik kontak benda yang menggelinding dengan lantai berada dalam keadaan diam pada setiap saat. (gesekan kinetis berlaku jika, sebagai contoh, Anda mengerem terlalu keras sehingga ban slip, atau Anda mempercepat sedemikian cepat sehingga Anda "membakar karet", tetapi ini situasi yang lebih rumit).

Bergulir tanpa slip melibatkan rotasi dan translasi. Tetapi ada hubungan sederhana antara laju linear v sumbu rotasi roda dan kecepatan sudut ω dari roda atau bola yang menggelinding yaitu v = ωr, di mana r adalah radius (jari-jari) benda yang berotasi.

Gambar 1

Gambar (1a) menunjukkan sebuah roda yang menggelinding ke kanan tanpa slip. Pada saat yang digambarkan, titip P pada roda bersentuhan dengan tanah dan berada dalam keadaan diam untuk sesaat. Kecepatan sumbu roda pada pusat C adalah v. Pada gambar 1b kita menenpatkan diri pada kerangka acuan roda yaitu, kita bergerak ke kanan dengan kecepatan v relatif terhadap tanah.  Pada kerangka acuan ini sumbu C berada dalam keadaan diam, sementara tanah dan titik P bergerak ke kiri dengan kecepatan -v sebagaimana yang digambarkan. Di sini kita melihat rotasi murni. Jadi kita bisa menggunakan v = ωr. 

Gambar 2

bagaimana membedakan gerak translasi, rotasi dan gerak menggelinding?
Gambar di atas dapat kita pakai untuk menjelaskannya. Jika roda sepeda bergerak translasi saja maka semua partikel pada roda: di titik kontak dengan jalan P, v_P di titik pusat massa (pm), v_pm dan di titik Q, v_Q memiliki kecepatan yang sama. Jadi v_P = v_pm = v_Q = v, seperti pada gambar (b).
Jika roda sepeda bergerak rotasi saja maka partikel-partikel berotasi terhadap pusat massa dengan kecepatan sudut ω. Kecepatan partikel pada pusat massa adalah nol (v_pm = 0) sedangkan kecepatan partikel di titik kontak P dan titik ujung Q besarnya sama (v_P =  v_Q = v) tetapi arahnya berlawanan, seperti gambar (c).
Jika pada saat menggelinding tidak terjadi slip pada titik kontak P maka gerak translasi dan rotasi terjadi pada saat yang bersamaan. Peristiwa ini disebut menggelinding murni. Pada saat menggelinding partikel-partikel di titik kontak P tidak memiliki kecepatan (v_P = 0) dan titik P dianggap sebagai poros sesaat. Misalnya kecepatan pada pusat massa v_pm = v, bagaimanakah dengan kecepatan partikel di ujung Q? untuk P sebagai poros sesaat maka kecepatan sudut pusat massa terhadap poros sesaat P dan oleh titik Q terhadap poros sesaat P haruslah sama, yaitu ω. Jadi