bab 2
TRANSCRIPT
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
Hand Out Kuliah Fisika
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
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
Hand Out Kuliah Fisika
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
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.
Hand Out Kuliah Fisika
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
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.
Hand Out Kuliah Fisika
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
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?
Hand Out Kuliah Fisika
Oleh: Dr. Mitrayana, M.Si., E-mail: [email protected]
14