News Breaking
Live
wb_sunny

Breaking News

Posisi, Kecepatan, dan Kelajuan

Posisi, Kecepatan, dan Kelajuan

 


Layar Kunci - Gerak suatu partikel diketahui sepenuhnya jika posisi partikel dalam ruang diketahui setiap saat. Posisi partikel adalah lokasi partikel terhadap titik referensi yang dipilih yang dapat kita anggap sebagai asal dari sistem koordinat.

 

Posisi

Pertimbangkan sebuah mobil bergerak maju mundur sepanjang sumbu x seperti pada Gambar di atas. Saat kita mulai mengumpulkan data posisi, mobil berada 30 m di sebelah kanan rambu lalu lintas, yang akan kita gunakan untuk mengidentifikasi posisi referensi x = 0. (Mari kita asumsikan bahwa semua data dalam contoh ini diketahui oleh dua angka penting. Untuk menyampaikan informasi ini, kita harus melaporkan posisi inisial 3 x 101 m. Kita tulis nilai ini dalam bentuk yang lebih sederhana 30 m untuk membuat diskusi lebih mudah diikuti.) Kita akan menggunakan model partikel dengan mengidentifikasi beberapa titik pada mobil, mungkin gagang pintu depan, sebagai partikel yang mewakili keseluruhan mobil.

 

Kita memulai jam kami dan sekali setiap 10 s perhatikan posisi mobil relatif terhadap tanda di x = 0. Mobil bergerak ke kanan (kita definisikan sebagai arah positif) selama 10 detik pertama gerak, dari posisi A ke posisi B. Setelah di B, nilai posisi mulai menurun, menunjukkan bahwa mobil mundur dari posisi B melalui posisi F. Faktanya, pada D, 30 detik setelah kita mulai mengukur, mobil berada di samping rambu jalan yang kita gunakan untuk menandai asal koordinat kita.

 

Mobil terus bergerak ke kiri dan lebih dari 50 m ke kiri tanda ketika kita berhenti merekam informasi setelah titik data keenam. Sebuah representasi grafis dari informasi ini disajikan pada Gambar di bawah. Plot grafik posisi-waktu seperti Gambar di bawah.


Mengingat data pada Tabel di bawah, kita dapat dengan mudah menentukan perubahan posisi mobil untuk berbagai interval waktu. Perpindahan partikel didefinisikan sebagai perubahan posisinya dalam selang waktu tertentu. Saat bergerak dari posisi awal xi ke posisi akhir xf, perpindahan partikel diberikan oleh:  xf – xi.



 

Kita menggunakan huruf Yunani delta (D) untuk menunjukkan perubahan kuantitas. Oleh karena itu, kita menulis perpindahan, atau perubahan posisi, dari partikel sebagai berikut.

 

Dx = xf - xi

 

Berdasarkan definisi tersebut kita melihat bahwa Dx positif jika xf lebih besar dari xi dan negatif jika xf lebih kecil dari xi. Sangat penting untuk mengenali perbedaan antara perpindahan dan jarak yang ditempuh. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh sebuah partikel. Misalnya, pemain bola baske. Jika seorang pemain berlari dari keranjangnya sendiri ke bawah lapangan menuju keranjang tim lain dan kemudian kembali ke keranjangnya sendiri, perpindahan pemain selama interval waktu ini adalah nol, karena ia berakhir di titik yang sama saat ia memulai. Namun, selama interval waktu ini, ia menempuh jarak dua kali panjang lapangan basket.

 

Perpindahan merupakan salah satu contoh besaran vektor. Banyak besaran fisika lainnya, termasuk posisi, kecepatan, dan percepatan, juga merupakan vektor. Secara umum, besaran vektor memerlukan spesifikasi arah dan besaran. Sebaliknya, besaran skalar memiliki nilai numerik dan tidak memiliki arah. Dalam bahasan ini, kita menggunakan tanda positif (+) dan negatif (-) untuk menunjukkan arah vektor.

 

Kita dapat melakukan hal ini karena bahasan ini hanya membahas gerak satu dimensi. Hal ini berarti bahwa objek apa pun yang kita pelajari hanya dapat bergerak sepanjang garis lurus. Sebagai contoh, untuk gerak horizontal mari kita secara sewenang-wenang menentukan ke kanan sebagai arah positif. Oleh karena itu, setiap objek yang selalu bergerak ke kanan mengalami perpindahan positif Dx > 0, dan setiap benda yang bergerak ke kiri mengalami perpindahan negatif, sehingga Dx < 0.

 

Untuk pemain bola basket seperti penjelasan di atas, jika perjalanan dari keranjangnya sendiri ke keranjang lawan digambarkan dengan perpindahan +28 m, perjalanan dalam arah sebaliknya mewakili perpindahan -28 m. Setiap perjalanan, mewakili jarak 28 m, karena jarak adalah besaran skalar. Jarak total untuk perjalanan menuruni lapangan dan kembali adalah 56 m. Jarak, selalu direpresentasikan sebagai bilangan positif, sedangkan perpindahan dapat berupa positif atau negatif.

 

Kecepatan

Ada satu hal yang sangat penting yang belum disebutkan. Perhatikan bahwa data pada Tabel di atas hanya menghasilkan enam titik data dalam grafik di atas. Kurva mulus yang ditarik melalui enam titik dalam grafik hanyalah kemungkinan dari yang sebenarnya gerak mobil. Kita hanya memiliki informasi tentang enam waktu meskipun kita tidak tahu apa yang terjadi di antara titik-titik data. Kurva halus adalah tebakan tentang apa yang terjadi, tetapi perlu diingat bahwa itu hanya tebakan.

 

Jika kurva mulus menggambarkan gerakan sebenarnya dari mobil, grafik tersebut berisi informasi tentang seluruh interval 50 detik selama kita melihat mobil bergerak. Jauh lebih mudah untuk melihat perubahan posisi dari grafik daripada dari deskripsi verbal atau bahkan tabel angka. Sebagai contoh, jelas bahwa mobil itu menutupi lebih banyak tanah selama pertengahan interval 50 s daripada di akhir.

 

Antara posisi C dan D, mobil menempuh jarak hampir 40 m, tetapi selama 10 detik terakhir, antara posisi E dan F, mobil bergerak kurang dari setengah jarak tersebut. Cara umum untuk membandingkan gerakan yang berbeda ini adalah dengan membagi perpindahan Dx yang terjadi antara dua pembacaan jam dengan panjang interval waktu tertentu Dt.Hal ini ternyata menjadi rasio yang sangat berguna yang akan kita gunakan berkali-kali. Rasio ini telah diberi nama khusus yaitu kecepatan rata-rata. Kecepatan rata-rata  dari sebuah partikel didefinisikan sebagai perpindahan partikel Dx dibagi dengan selang waktu Dt selama perpindahan tersebut terjadi:


 

di mana subskrip x menunjukkan gerakan sepanjang sumbu x. Berdasarkan definisi tersebut kita melihat bahwa kecepatan rata-rata memiliki dimensi panjang dibagi waktu (L/T) - meter per detik dalam satuan SI. Kecepatan rata-rata partikel yang bergerak dalam satu dimensi bisa positif atau negatif, tergantung pada tanda perpindahannya. (Ingat: interval waktu Dt selalu positif).

 

Jika koordinat partikel bertambah terhadap waktu (yaitu, jika xf > xi), maka Dx positif hasilnya akan positif pula. Kasus ini sesuai dengan partikel yang bergerak ke arah x positif, yaitu menuju nilai x yang lebih besar. Jika koordinat berkurang dalam waktu (yaitu, jika xf < xi) maka Dx negatif dan karenanya hasilnya akan negatif. Koreksi kasus ini berespon terhadap partikel yang bergerak dalam arah x negatif.

 

Kita dapat menginterpretasikan kecepatan rata-rata secara geometris dengan menggambar garis lurus antara dua titik pada grafik posisi-waktu pada Gambar di atas. Garis ini membentuk sisi miring dari segitiga siku-siku dengan tinggi Dx dan alas Dt. Kemiringan garis ini adalah rasio Dx/Dt, yang telah kita definisikan sebagai kecepatan rata-rata dalam di atas. Misalnya, garis antara posisi A dan B pada Gambar di atas memiliki kemiringan yang sama dengan kecepatan rata-rata mobil antara dua waktu tersebut, (52 m - 30 m)/(10 s - 0) = 2,2 m/s.

 

Kelajuan

Dalam penggunaan sehari-hari, istilah kecepatan dan kelajuan dapat dipertukarkan. Namun, dalam fisika, terdapat perbedaan yang jelas antara kedua besaran ini. Pertimbangkan seorang pelari maraton yang berlari lebih dari 40 km, namun berakhir di titik awalnya. Perpindahan totalnya adalah nol, jadi kecepatan rata-ratanya adalah nol. Meskipun demikian, kita harus dapat mengukur seberapa cepat dia berlari.

Kelajuan rata-rata suatu partikel, suatu besaran skalar, didefinisikan sebagai jarak total yang ditempuh dibagi dengan selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut:

 

Satuan SI untuk kelajuan rata-rata sama dengan satuan kecepatan rata-rata yaitu meter per detik. Namun, tidak seperti kecepatan rata-rata, kelajuan rata-rata tidak memiliki arah dan karenanya tidak membawa tanda aljabar. Perhatikan perbedaan antara kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata. Kecepatan rata-rata adalah perpindahan dibagi selang waktu, sedangkan kelajuan rata-rata adalah jarak dibagi selang waktu.

 

Pengetahuan tentang kecepatan rata-rata atau kelajuan rata-rata sebuah partikel tidak tersedia dalam 100 m menyusuri lorong lurus yang panjang menuju gerbang keberangkatan Anda di bandara. Pada tanda 100 m, Anda menyadari bahwa Anda melewatkan kamar kecil dan Anda kembali sejauh 25,0 m melalui lorong yang sama dengan waktu 10,0 s untuk melakukan perjalanan kembali. Besarnya kecepatan rata-rata untuk perjalanan Anda adalah +75,0 m/55,0 s = +1,36 m/s. Kelajuan rata-rata untuk perjalanan Anda adalah 125 m/55,0 s = 2,27 m/s. Anda mungkin telah melakukan perjalanan dengan berbagai kelajuan selama berjalan. Baik kecepatan rata-rata maupun kelajuan rata-rata tidak memberikan informasi detail tentang ini. (*)









Tags

Newsletter Signup

Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem accusantium doloremque.

Posting Komentar