1.1 Kinematika 1 Dimensi.docx

1.1 Kinematika 1 Dimensi Jika sebuah partikel bergerak, kita dengan mudah dapat menentukan perubahan posisinya. Perpidahan dari sebuah partikel digambarkan sebagai perubahan dalam posisi. Misalnya partikel bergerak dari posisi awal x0 ke posisi akhir x1, perpindahannya adalah x1-x0. Kita gunakan Delta (∆) untuk menunjukan perubahan dalam jumlah. Oleh karena itu, kita tulis perpindahan dari sebuah partikel sebagai ∆x=x1-x0 (1.1) Sehingga ∆x positif ketika x1 lebih besar dari x0 dan negative ketika x1 lebih kecil dari x0. Kesalahan sangat mudah dibuat ketika tidak mengenali perbedaan antara perpindahan dan jarak tempuh. Seseorang mengelilingi lapangan sepak bola dan kembali ke titik awal dengan jarak tempuh 300 meter. Bagaimanapun, perpindahannya adalah nol karena titik akhir dan titik awal adalah sama. Perpindahan adalah sebuah contoh besaran vector. Masih banyak besaran fisika yang lain, seperti kecepatan dan percepatan yang juga besaran vector. Secara umum, vector adalah besaran fisika yang memerlukan syarat baik arah dan ukuran. Sedangkan scalar adalah besaran yang hanya memiliki nilai dan tidak mempunyai arah. Kecepatan rata-rata ⊽x sebuah partikel digambarkan sebagai perpidahan pratikel ∆x dibagi oleh interval waktu ∆t selama perpindahan terjadi: ∆x

⊽x= ∆t

(1.2)

Kecepatan rata-rata mempunyai dimensi dari panjang dibagi waktu (L/T) sehingga dalam SI satuannya m/s. Meskipun jarak tempuh untuk segala pergerakan selalu positif, kecepatan rata-rata dari sebuah pergerakan partikel dapat positif atau negative. Interfal waktu ∆t selalu positif. Jika koordinat partikel tersebut meningkat dalam waktu (x1 > x0) maka ⊽x positif dan begitupula sebaliknya. Kelajuan rata-rata partikel , sebuah besaran scalar, digambarkan sebagai jarak tempuh total dibagi dengan waktu total yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut: 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

Kelajuan rata-rata= 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Dengan satuan SI nya m/s. Ketika kecepatan partikel berubah terhadap waktu, partikel tersebut mengalami percepatan. Percepatan rata-rata partikel digambarkan sebagai perubahan kecepatan ∆𝑣𝑥 dibagi dengan interval waktu ∆t selama perubahan terjadi: ∆𝑣𝑥 vx1−vx0 = ∆t 𝑡1−𝑡0

āx=

(1.3)

Karena dimensi kecepatan adalah L/T dan dimensi waktu adalah T, percepatan memiliki dimensi panjang dibagi kuadrat waktu, atau L/T2. Satuan SI untuk percepatan adalah m/s2. Persamaan Vf=vi+axt 1 ∆x=2 (𝑣𝑖 + 𝑣𝑓)𝑡 1

∆x=vit+2 axt2 Vf2=vi2+2ax∆x

Persamaan Kinetika Ketika Percepatan Konstan Keterangan Kecepatan sebagai fungsi waktu Perpindahan sebagai fungsi kecepatan dan waktu Perpindahan terhadap fungsi waktu Kecepatan sebagai fungsi perpindahan

Contoh Soal: 1.

Sebuah mobil bergerak lurus ketimur sejauh 100 meter selama 4 sekon lalu bergerak lurus ke barat sejauh 50 meter selama 1 sekon. Kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata mobil adalah... menentukan jarak Jarak = panjang lintasan yang ditempuh benda Jarak = panjang ke timur + panjang kebarat Jarak = 100 meter + 50 meter = 150 meter Menentukan perpindahan Perpindahan = jarak posisi akhir ke posisi awal. Perpindahan = 100 m – 50 m = 50 m Menentukan kelajuan rata-rata 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 150 𝑚 5𝑠

Kelajuan rata-rata= 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=

= 30𝑚/𝑠

Menentukan Kecepatan rata-rata ∆x

⊽x= ∆t =

50 𝑚 5𝑠

= 10 𝑚/𝑠

2. Sebuah pesawat akan mendarat dengan kecepatan awal 62m/s. Berapa percepatannya jika berhenti dalam waktu 2 detik? Berapa perpindahan pesawat sampai berhenti? ∆𝑣𝑥 vx1−vx0 0−62 = 𝑡1−𝑡0 = 2−0 = −31𝑚/𝑠 2 ∆t 1 1 ∆x=2 (𝑣𝑥0 + 𝑣𝑥1)𝑡=2 (62 + 0)2 = 62𝑚

āx=

3.

[OSK 2016] Sebuah meteor bergerak dengan kecepatan 0,75 km/s pada ketinggian 750m diatas permukaan bumi. Berapakah kecepatan meteor pada saat menumbuk bumi bila percepatan gravitasi g=9,8m/s2? Vy12=vy02+2ay∆y =760m/s 4. [OSK 2008] Seorang astronot di permukaan bulan melempar batu dari tebing yang tingginya 18,75 meter ke dataran yang ada dibawahnya. Kecepatan awal batu yang dilempar astronot 3adalah 2 m/s. Jika percepatan gravitasi bulan 1,6 m/s2, berapakah kecepatan batu itu saat jatuh menyentuh tanah? Vy12=vy02+2ay∆y = 8m.s 5. Terdapat dua benda pada ketinggian yang sama dijatuhkan bersamaan. Benda A bermassa 3 kg, sedangkan benda B bermassa 6 kg. Benda mana yang menyentuh lantai lebih dahulu? 1 ∆y=vit+2 ayt2 t2=∆y.2/ ay=2h/g karena ketinggian nya sama maka kedua benda mencapai lantai bersamaan.