ppt fisdas ke-3.ppt

Jurusan/Program Studi : Pendidikan MatematikaMata Kuliah : Fisika Dasar Kode Mata Kuliah :Bobot SKS : 3Semester : 1Dosen : Erina Hertanti

KINEMATIKA

jarak, perpindahan, kelajuan, kecepatan, percepatan, kecepatan rata-rata, kecepatan sesaat, percepatan rata-rata, percepatan sesaat

Daftar Istilah

Mengembangkan berbagai metode umum untuk menerangkan gerak

Standar Kompetensi

Mengetahui konsep dasar gerak dalam satu dimensiMengetahui konsep dasar gerak dalam dua atau tiga dimensi 

Kompetensi Dasar

Membedakan antara jarak dan perpindahan Membedakan antara kelajuan dan kecepatanMenjelaskan pengertian percepatanMenyatakan persamaan-persamaan penting gerak dalam satu dimensiMenyatakan persamaan-persamaan penting gerak dalam dua atau tiga dimensi

Indikator

Mekanika

Mempelajari bagaimana benda bergerak

Mempelajari hubungan antara gerak dan penyebabnya

Studi yang berhubungan dengan gaya, gerak, dan energi

DinamikaKinematika

KINEMATIKA

KINEMATIKA Mempelajari gerak sebagai fungsi dari

waktu tanpa mempedulikan penyebabnya

Manfaat Perancangan suatu gerak:

Jadwal kereta, pesawat terbang, dll Jadwal pits stop pada balapan F1,

pengaturan lalu lintas Untuk memprediksi terjadinya suatu

peristiwa Gerhana bulan, gerhana matahari, awal

bulan puasa Model (analogi) bagi fenomena lain di luar

ruang lingkup fisika. Pertumbuhan tanaman, pertumbuhan

penduduk, pertumbuhan ekonomi dll.

KERANGKA ACUAN Secara umum harga besaran-besaran fisis

tergantung dari pemilihan kerangka acuan pengamat

Dalam mempelajari kinematika kerangka acuan perlu ditetapkan untuk menghindari kesalahan sistematis yang terjadi karena pemakaian kerangka yang berbeda.

Dalam fisika biasanya dipakai suatu set sumbu koordinat untuk menggambarkan kerangka acuan yang dipakai

Pemilihan kerangka acuan tergantung pada situasi, misal:

Matahari: kerangka acuan untuk gerak planit Inti: kerangka acuan untuk gerak elektron

pada atom

jarak

perpindahan

Kecepatan rata-rata

Kelajuan rata-rata

Seseorang berjalan sejauh 80 m ke arah timur, kemudian 20 m ke arah barat. Perjalanan tersebut memerlukan waktu 50 s

?

Perubahan kedudukan benda dalam selang waktu tertentu (tergantung sistem koordinat).

Jarak Skalar

Panjang lintasan sesungguhnya yang ditempuh oleh benda

o BA perpindahan

X1 X2

X = X2 – X1

A B5 m

5 m

Perpindahan (X) = 0

Jarak = 5 m + 5 m = 10 m

PERPINDAHAN, KECEPATAN DAN PERCEPATAN

Perpindahan Vektor

Perpindahan

Perpindahan (displacement) – letak sebuah titik vektor posisi,

yaitu vektor yang dibuat dari titik acuan ke arah titik te

– 2D – 3D

jyixr ˆˆ

r

r

kzjyixr ˆˆˆ

Bila benda memerlukan waktu t untuk mengalami perpindahan X, maka :

t

x

t1 t2

x

x1

x2Lintasan

t

B. Kecepatan SesaatKecepatan rata-rata apabila selang waktu mendekati nol (kecepatan pada suatu saat tertentu).

Vrata-rata = kemiringan garis yang menghubungkan X1 dan X2

Kecepatan Rata-rata =Perpindahan

Waktu yang diperlukan

2. Kecepatan Vektor

A. Kecepatan Rata-rata

dtdx

tX

Vtsesaat

0lim

t

X

tt

XXV ratarata

12

12

kvjvivv

kt

zj

t

yit

xv

t

zkyjxiv

rzryrxr

r

r

Apabila dinyatakan dalam vektor satuan :

kvjvivv

kdt

dzj

dt

dyi

dt

dxv

kt

zj

t

yit

x

t

rv

zyx

tt

00

limlim

Kecepatan sesaat (instantaneous velocity), yaitu : limit kecepatan rata-rata ketika interval waktunya mendekati nol

Catatan :

Kelajuan Skalar

Bila benda memerlukan waktu t untuk menempuh jarak X maka :

A. Percepatan Rata-rataPerubahan kecepatan per satuan waktu.

B. Percepatan SesaatPerubahan kecepatan pada suatu saat tertentu(percepatan rata-rata apabila selang waktu mendekati nol).

3. Percepatan

tV

ttVV

a ratarata

12

12

tV

at

0

lim2

2

dtxd

dtdV

a

tX

V

kajaiaa

kt

vj

t

vi

t

va

t

kvjviva

rzryrxr

zyxr

zyxr

Jika dinyatakan dalam vektor satuan:

Percepatan sesaat (instantaneous acceleration)

kajaiaa

kdt

dvj

dt

dvi

dt

dva

zyx

zyx

kt

vj

t

vit

v

t

va zyx

tt

00

limlim

Kurva x vs t untuk GLBWaktu (s) 0 1 2 3 4 5

Posisi (m) 2 5 8 11 14 17

5

10

15

20

10 2 3 4 5

Tinjau gerak dari t=1 sampai t=4

t (s)

x (m)

x = 9 m

t = 3 sUntuk GLB kemiringan kurva posisi vs waktu adalah tetap

Waktu (s) 0 1 2 3 4 5

Kecepatan (m/s) 3 3 3 3 3 3

1

2

3

4

10 2 3 4 5 t (s)

v (m/s)Tinjau gerak dari t=1 sampai t=4

Perpindahan dari waktu t=1s sampai t=4s adalah “luas” bagian di bawah kurva v vs t :

x = x(4) – x(1) = 9 m

Kurva v vs t untuk GLB

Kurva v vs t untuk GLBBWaktu (s) 0 1 2 3 4 5

Kecepatan (m/s) 2 5 8 11 14 17

5

10

15

20

10 2 3 4 5

Tinjau gerak dari t=1 sampai t=4

t (s)

v (m/s)

v = 9 m

t = 3 s

Kemiringan kurva:

2m/s 3s 3

m/s 9

t

va

Untuk GLBB kemiringan kurva kecepatan vs waktu adalah tetap

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

5

10

15

20

10 2 3 4 5

Tinjau gerak dari t=0 sampai t=5

t (s)

v (m/s)

Jarak yang ditempuh = Luas bagian di bawah kurva:

Waktu (s) 0 1 2 3 4 5

Kecepatan (m/s) 2 5 8 11 14 17

m 47,5 s 5m/s17221 x

FORMULASI GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

Waktu 0 t

Kecepatan v0 vt t

vv

t

va t 0

atvvt 0

0 t t (s)

v

v0

vt

Δv=vt-v0 tvvx t 02

1

221

0 attvx

Persamaan-persamaan Kinematika yang menghubungkan posisi, kecepatan, percepatan, dan waktu, jika percepatan a konstan

Persamaan gerak kinematika dalam dua dimensi dapat ditentukan berdasarkan persamaan di atasEx: gerak jatuh bebas dan gerak peluru

Komponen vektor kecepatan awal (vo)

Pada sumbu X : vox = vo cos

Pada sumbu y :voy = vo sin

Kecepatan benda setiap saat (v)Pada sumbu x (GLB) :

vx = vox = vo cos Pada sumbu y (GLBB) :

vy = voy – gt = vo sin - gt

maka :

arah v terhadap sumbu x :

22yx vvv

x

y

v

varctan

Posisi benda setiap saatPada sumbu x (GLB):

x = voxt = (vocos )t

Pada sumbu y (GLBB):y = voyt -½gt2 = (vosin )t - ½gt2

Besar perpindahan:

22 yxR

Arah perpindahan terhadap sumbu x

x

yarctan

Ketinggian maksimum (H)kecepatan di ketinggian maksimum pada sumbu y adalah:

vy = 0

Vosin - gt = 0

Vosin = gt

g

vt oH

sin

Jika tH di masukkan ke dalam persamaan:

y = H =(vosin)tH - ½gtH

didapat ketinggin maksimum H:

g

vH o

2

sin 22

• Jarak terjauh (R)Berdasar sifat sumbu simetri:

1. waktu naik = waktu turun2. pada ketinggian yang sama maka

besar kecepatan naik = besar kecepatan turun tetapi arah kecepatan berbeda.sehingga R dirumuskan :

g

vR o 2sin2

BUKU SUMBER

1. Tipler, 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik, Jakarta: Erlangga.2. Giancoli, 2001, Fisika, Jakarta: Erlangga.3. Young and Freedman, 2002, Fisika Universitas, Jakarta: Erlangga.