bab 2

Hand Out Kuliah Fisika

Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]

9

PENGGAMBARAN GERAK:

KINEMATIKA DALAM SATU DIMENSI

1. Kinematika menangani deskripsi tentang bagaimana benda-benda

bergerak. Deskripsi gerak benda apapun harus selalu diberikan

relatif terhadap kerangka acuan tertentu.

2. Perpindahan sebuah benda adalah perubahan posisi benda

tersebut.

3. Laju rata-rata adalah jarak yang ditempuh dibagi waktu yang

diperlukan. Kecepatan rata-rata sebuah benda selama selang

waktu tertentu ( t∆ ) adalah perpindahannya ( x∆ ) dibagai t∆ :

t

xv

∆∆= (1)

4. Kecepatan sesaat, yang besarnya sama dengan laju sesaat, adalah kecepatan rata-rata selama selang waktu yang sangat

kecil.

5. Percepatan adalah perubahan kecepatan per satuan waktu.

Percepatan rata-rata sebuah benda selama selang waktu t∆

adalah

t

va

∆∆= (2)

6. Jika sebuah benda bergerak dalam garis lurus dengan

percepatan konstan, kecepatan v dan posisi x berhubungan



10

dengan percepatan a, waktu t, dan posisi awal xo dan kecepatan

awal vo, yang dinyatakan dengan Persamaan-persamaan:

atvv += 0 221

00 attvxx ++= (3)

( )020

2 2 xxavv −+= 2

0vvv

+=

7. Benda-benda yang bergerak secara vertical dekat permukaan

Bumi, apakah jatuh atau dilempar ke atas atau ke bawah,

bergerak dengan percepatan konstan yang disebabkan oleh

gravitasi dan mengarah ke bawah dengan besar g = 9,80 m/s2, jika hambatan udara dapat diabaikan.

Contoh soal 1. Kecepatan rata-rata pelari. Posisi seorang pelari sebagai

fungsi waktu digambarkan sepanjang sumbu x dari suatu sistem koordinat. Selama selang waktu 3 s, posisi pelari berubah dari x1

= 50 m menjadi x2 = 30,5 m. Berapa kecepatan rata-rata pelari

tersebut?

2. Jarak yang ditempuh seorang pengendara sepeda. Berapa

jarak yang ditempuh seorang pengendara sepeda dalam 2,5 jam

sepanjang jalan yang lurus jika laju rata-ratanya adalah 18

km/jam?

3. Percepatan rata-rata. Sebuah mobil mengalami percepatan

sepanjang jalan yang lurus dari keadaan diam sampai kecepatan

75 km/jam dalam waktu 5 s. Berapa besar percepatan rata-

ratanya?

4. Mobil diperlambat. Sebuah mobil bergerak ke kanan sepanjang

jalan bebas hambatan yang lurus, yang kita anggap sebagai

sumbu x positif dan si pengemudi menginjak rem. Jika kecepatan



11

awal adalah v1 = 15 m/s dan diperlukan waktu 5 s untuk memperlambat kecepatan sampai v2 = 5 m/s, berapa percepatan rata-rata mobil tersebut?

5. Rancangan landasan pacu. Anda sedang merancang sebuah

bandara untuk pesawat-pesawat kecil. Satu jenis pesawat yang

mungkin menggunakan bandara ini harus mencapai laju setidak-

tidaknya sebesar 27,8 m/s (100 km/jam) sebelum lepas landas,

dan dapat mengalami percepatan 2 m/s2. (a) Jika panjang landasan pacu 150 m, dapatkah pesawat ini mencapai laju yang

dibutuhkan untuk lepas landas? (b) Jika tidak, berapa

seharusnya panjang minimum landasan pacu tersebut?

6. Jatuh dari menara. Misalkan sebuah bola dijatuhkan dari

sebuah menara dengan ketinggian 70 m. Seberapa jauh bola itu

jatuh seralah 1 s, 2 s, dan 3 s? Anggap y positif ke bawah. Abaikan hambatan udara.

7. Dilempar dari atas menara. Misalkan bola pada soal 6 dilempar

ke bawah dengan kecepatan awal 3 m/s, dan bukan dijatuhkan.

(a) Di mana posisinya setelah 1 s dan 2 s? (b) Berapa lajunya setelah 1 s dan 2 s? Bandingkan dengan laju bola yang

dijatuhkan.

8. Bola yang dilempar ke atas. Seseorang melempar bola ke atas di udara dengan kecepatan awal 15 m/s. Hitung (a) seberapa tinggi bola itu terlempar, dan (b) berapa lama bola tersebut berada di udara sebelum kembali ke tangan orang itu. Kita tidak

mempersoalkan tindakan melempar itu sendiri, tetapi hanya

membahas gerak bola setelah meninggalkan tangan si pelempar.



12

9. Bola dilempar ke atas. Mari kita lihat lagi bola yang dilempar

ke atas pada contoh 8, dan lakukan tiga perhitungan lagi. Hitung

(a) berapa lama waktu yang diperlukan bola untuk mencapai ketinggian maksimum (titik B), (b) kecepatan bola ketika kembali ketangan pelempar (titik C), dan (c) pada waktu t berapa, bola melewati titik setinggi 8 m di atas tangan orang itu.

10. Perpindahan dari grafik. Sebuah satelit luar angkasa

dipercepat secara beraturan dari 50 m/s pada t = 0 sampai 150 m/s pada t = 10 s. Seberapa jauh satelit tersebut bergerak antara t = 2 s dan t = 6 s?

Latihan soal: 1. Seekor burung dapat terbang 25 km/jam. Berapa lama waktu

yang diperlukan untuk menempuh 15 km?

2. Anda berkendaraan pulang dari kuliah dengan laju konstan 65

m/h sejauh 130 km. Kemudian hujan turun dan Anda melambat

sampai 55 m/h. Anda sampai di rumah setelah berkendaraan

selama 3 jam 20 menit. (a) Seberapa jauh kota tempat rumah Anda dari kampus? (b) Berapa laju rata-rata Anda?

3. Seorang sprinter melakukan percepatan dari keadaan diam

sampai 10 m/s dalam waktu 1,35 s. Berapa percepatannya (a) dalam m/s2, dan (b) dalam km/jam2?

4. Sebuah mobil yang berjalan dengan laju 90 km/jam menabrak

pohon. Bagian depan mobil itu penyok dan pengendaranya

berhenti setelah berpindah 0,8 m. Berapa percepatan rata-rata

si pengendara selama tabrakan? Nyatakan jawaban anda dalam g, di mana 1 g = 9,8 m/s2.



13

5. Sebuah batu dijatuhkan dari puncak tebing. Batu itu terlihat

mengenai tanah di bawah setelah 3,5 s. Berapa ketinggian tebing

tersebut?

6. Sebuah batu dilempar vertical ke atas dengan laju 20 m/s. (a) Seberapa cepat geraknya ketika mencapai ketinggian 12 m? (b) Berapa waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian ini? (c) Mengapa ada dua jawaban untuk (b)?

7. Misalkan Anda menyetel penyemprot pada ujung selang taman

Anda supaya air memancar dengan kuat. Anda mengarahkan

selang tersebut vertical ke atas pada ketinggian 1,5 m di atas

tanah. Ketika Anda dengan cepat mengalihkan selang dari garis

vertical, Anda mendengar air mengenai tanah di sebelah Anda

selama 2 s berikutnya. Berapa laju air pada waktu meninggalkan

ujung selang?

8. Batu pertama dijatuhkan dari atap sebuah bangunan. 2 s setelah

itu, batu kedua dilemparkan lurus ke bawah dengan laju awal 30

m/s, dan terlihat bahwa kedua batu tersebut mencapai tanah

pada saat yang sama. (a) Berapa lama waktu yang dibutuhkan batu pertama untuk mencapai tanah? (b) Berapa tinggi bangunan tersebut? (c) Berapa laju kedua batu itu persis sebelum

mengenai tanah?



14

bab 2

Documents