Hai Quipperian, ketika mempelajari Kinematika Gerak Lurus pasti kalian akan bertemu dengan istilah kelajuan. Ingat, kecepatan adalah besaran yang paling penting ketika suatu benda bergerak, selain jarak dan waktu. Misalnya saat ada perlombaan. Orang A mengendarai sepeda motornya dengan kecepatan 80 km/jam dan Orang B mengendarai sepeda motornya dengan kecepatan 60 km/jam, siapakah yang akan mencapai garis finish terlebih dahulu? Jika bentuk lintasannya lurus dan keduanya bisa mempertahankan kecepatan tersebut, tentu Si A yang akan menang. Itulah salah satu manfaat dari kecepatan. Lalu, apa rumus kecepatannya? Yuk, lihat selengkapnya!
Definisi Kecepatan
Kecepatan adalah perpindahan yang dilakukan per satuan waktu. Artinya, kelajuan menunjukkan seberapa cepat suatu benda bergerak dalam selang waktu tertentu beserta arahnya. Kecepatan adalah besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki besar dan arah. Oleh karena itu, kesepakatan tanda berlaku untuk arah kecepatan yang berlawanan. Misalnya, sebuah mobil boks bergerak ke utara dengan kecepatan 40 km/jam dan sebuah minibus bergerak ke selatan dengan kecepatan -50 km/jam.
Formula Kecepatan
Secara harfiah, kecepatan adalah perpindahan suatu benda dalam selang waktu tertentu. Berdasarkan selang waktu, rumus kecepatan dibagi menjadi dua, yaitu sebagai berikut.
Kecepatan rata-rata
Pada dasarnya nilai kecepatan yang biasa anda ketahui seperti 40 km/jam, 2 m/s, atau lainnya adalah nilai kecepatan rata-rata. Mengapa kecepatan rata-rata? Karena sulitnya seseorang untuk bisa mengkondisikan kecepatan kendaraannya agar selalu konstan. Saat berkendara, pasti akan ada perlambatan dan akselerasi. Kelajuan rata-rata adalah besarnya perpindahan suatu benda dalam selang waktu tertentu. Ingat, perpindahan dilihat dari posisi awal dan akhir benda. Bukan jarak total yang ditempuh benda.
Secara matematis, rumus kecepatan rata-rata adalah sebagai berikut.
Dengan:
ay = kecepatan rata-rata (m/s);
S2 = posisi akhir benda (m);
S1 = posisi awal benda (m);
T2 = waktu pada posisi akhir benda (s); Dan
T1 = waktu selama pada posisi awal benda (s).
Kecepatan Sesaat
Pada dasarnya kecepatan sesaat hampir sama dengan kecepatan rata-rata. Hanya saja kecepatan sesaat terjadi dalam selang waktu yang sangat singkat atau bisa dikatakan batas waktunya mendekati nol. Secara matematis, rumus kecepatan sesaat adalah sebagai berikut.
Dengan:
ay momen = kecepatan sesaat (m/s);
∆S = perpindahan (m); Dan
∆T = selang waktu yang sangat singkat atau mendekati nol.
Masalah yang berkaitan dengan kecepatan sesaat biasanya dinyatakan dalam bentuk fungsi kecepatan dari waktu ke waktu. Dari fungsi ini, Anda diminta untuk menentukan kecepatan objek saat ini T = X Kedua.
Kecepatan di GLBB
Saat mempelajari GLBB, Anda akan bertemu dengan rumus kecepatan awal dan kecepatan akhir. Kecepatan awal dan akhir berhubungan dengan percepatan, baik percepatan positif maupun negatif (perlambatan). Kecepatan pada GLBB terbagi menjadi dua yaitu sebagai berikut.
Rumus kecepatan sebagai fungsi waktu
Rumus kecepatan sebagai fungsi waktu dalam GLBB dinyatakan sebagai berikut.
Dengan:
ayT = kecepatan akhir (m/s);
ay0 = kecepatan awal (m/s);
A = percepatan (m/s2); Dan
T = waktu (s).
Untuk lebih jelasnya lihat contoh berikut.
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika percepatan mobil 1,5 m/s2tentukan kecepatan mobil saat itu T = 12 detik!
Diskusi:
Dikenal:
ay0 = 20m/s
A = 1,5 m/s2
T = 12 dtk
diminta: ayT =…?
Menjawab:
Untuk menentukan kecepatan akhir mobil saat T = 2 s, gunakan persamaan berikut.
Jadi, kecepatan mobil saat ini T = 12 s adalah 30 m/s.
Rumus Kecepatan Sebagai Fungsi Posisi
Selain sebagai fungsi waktu, kecepatan juga dapat dituliskan sebagai fungsi posisi. Rumus kecepatan sebagai fungsi posisi adalah sebagai berikut.
Dengan:
ayT = kecepatan akhir (m/s);
ay0 = kecepatan awal (m/s);
A = percepatan (m/s2); Dan
S = jarak (s).
Untuk lebih jelasnya lihat contoh berikut.
Seorang pengendara sepeda mempercepat sepeda motornya dengan kecepatan awal 5 m/s. Kemudian, dia berhenti setelah menempuh jarak 600 m. Berapakah percepatan pengendara sepeda motor tersebut?
Diskusi:
Dikenal:
ay0 = 5m/s
ayT = 0 (berhenti)
S = 600m
diminta: A =…?
Menjawab:
Mencari Agunakan persamaan berikut.
Jadi, percepatan pengendara sepeda motor tersebut adalah -0,021 m/s2.
Perbedaan antara Kecepatan dan Kecepatan
Siapa bilang kecepatan sama dengan kecepatan? Meskipun keduanya memiliki satuan m/s, keduanya merupakan besaran yang berbeda. Kecepatan merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besar dan arah. Sementara kecepatan adalah besaran skalar, itu tidak melibatkan arah. Rumus kelajuan juga berbeda dengan kelajuan. Jika kelajuan mengacu pada perpindahan dalam selang waktu tertentu, maka kelajuan mengacu pada total jarak yang ditempuh oleh suatu benda dengan total waktu tempuh tertentu.
Sampai di sini, apakah Quipperian sudah memahami rumus kecepatan?
Contoh soal
Untuk mengasah kemampuan Anda, mari kita lihat contoh soal berikut.
Contoh Soal 1
Seekor umang-umang berjalan di pantai dan membentuk jalur berikut.
Waktu yang dibutuhkan kelomang dari awal berjalan hingga berhenti adalah 2,5 menit. Berapa kecepatan rata-rata kelomang?
Diskusi:
Dikenal:
∆T = 2,5 menit = 150 detik
diminta: ayrata-rata =…?
Menjawab:
Untuk mencari kecepatan rata-rata, pertama-tama Anda harus menentukan perpindahan kelomang. Ingat, perpindahan berbeda dengan jarak tempuh. Perpindahan hanya ditinjau dari posisi awal dan akhir. Karena itu,
Anda dapat menentukan perpindahan dengan teorema Pythagoras sebagai berikut.
Karena perpindahannya 5 m, kecepatan rata-ratanya adalah sebagai berikut.
Jadi, kecepatan rata-rata kelomang adalah 0,033 m/s.
Contoh Soal 2
Gerak suatu benda mengikuti fungsi berikut.
dengan S dalam m dan T di s
Tentukan kecepatan arus benda T = 3 detik!
Diskusi:
Untuk menentukan kecepatan suatu benda, pertama-tama Anda harus mengetahui fungsi kecepatan terhadap waktu. Fungsi ini merupakan turunan pertama dari fungsi posisi. Karena itu:
Selanjutnya, substitusikan nilainya T = 3 s pada fungsi kecepatan di atas.
Jadi, kecepatan benda saat ini T = 3 s adalah 59 m/s.
Contoh Soal 3
Sebuah benda bergerak sejauh 6 m ke kanan. Kemudian benda bergerak ke kiri menuju tempat asalnya sejauh 10 m dan berhenti. Waktu yang diperlukan benda dari titik awalnya hingga berhenti adalah 2 s. Tentukan kecepatan rata-rata benda!
Diskusi:
Dikenal:
S1 = 6 m ke kanan
S2 = 10 m ke kiri
∆t = 2 detik
diminta: ayrata-rata =…?
Menjawab:
Jika digambarkan, posisi objek adalah sebagai berikut.
Jadi, kecepatan rata-rata benda tersebut adalah 2 m/s.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!