B.2 · Gaya, gerak dan pergerakan

Lembar kerja ini membahas topik HL terpilih untuk mata kuliah yang pertama kali diuji pada 2026; ini bukan seluruh silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Raket memperlambat bola dari 30 menjadi 20 meter per detik dalam lima milidetik. Yang mengubah gerakan bola adalah impuls: gaya terintegrasi terhadap waktu, sama dengan perubahan momentum.

Bangun modelnya

• Impuls = gaya bersih rata-rata × selang waktu = perubahan momentum.
• Analisis biomekanika harus mendefinisikan segmen, arah, dan fase pergerakan.
• Gaya total dan gaya otot tunggal tidak dapat saling menggantikan.
• Lengan tuas yang lebih panjang mengubah torsi tanpa mengubah gaya yang diterapkan.
• impuls: Gaya terintegrasi terhadap waktu; sama dengan perubahan momentum.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Gunakan video approved guru tentang gerakan aman dengan persetujuan.
• Kalibrasi jarak dan waktu (panjang referensi terlihat); identifikasi bingkai secara konsisten.
• Hindari klaim medis dari rekaman dua dimensi.

Di laboratorium: Perspektif kamera dapat membiaskan sudut sendi yang tampak: filmkan tegak lurus terhadap bidang gerakan dan nyatakan posisi kamera.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: massa bola 0.058 kg; perubahan kecepatan 10 m per s selama 0.005 s.
• Perubahan momentum = 0.058 x 10 = 0.58 kg m per s.
• Gaya rata-rata = impuls dibagi waktu = 0.58 / 0.005 = 116 N.
• Pengecekan torsi: gaya cengkeraman 10 N yang sama dengan lengan tuas dua kali lebih panjang menggandakan torsi di sekitar pergelangan tangan.

Giliran Anda: Waktu kontak berlipat ganda menjadi 0.010 s untuk perubahan momentum yang sama. Apa yang terjadi pada gaya rata-rata?

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Video menunjukkan gerakan dua dimensi semu; komponen luar bidang tidak terlihat.
• Resultan gaya yang ditemukan dari gerakan tidak dapat dikaitkan hanya pada satu otot.

Tidak benar: Follow-through menunjukkan gaya otot yang lebih besar. Waktu kontak yang lebih lama menghasilkan perubahan momentum yang sama dengan gaya rata-rata yang lebih kecil: follow-through mengubah durasi impuls, bukan upaya otot saja.

Kunci:

• Impuls = resultan gaya rata-rata x selang waktu = perubahan momentum.
• Tentukan segmen, arah, dan fase sebelum analisis apa pun.
• Perhatikan: sudut sendi dibaca dari kamera yang miring.

Tulis berdasarkan impuls 60 N s

• Pendaratan berlangsung selama 0.3 s dengan resultan gaya rata-rata 200 N.
• Impuls = 200 x 0.3 = 60 N s — sama dengan seluruh perubahan momentum, bagaimanapun cara penerapannya.

Tulis berdasarkan gaya rata-rata 1 200 N

• Pelompat 80 kg mengalami perubahan momentum sebesar 240 kg m per detik selama tolakan 0.2 s.
• Impuls 240 N s selama 0.2 s menghasilkan 240 ÷ 0.2 = 1 200 N gaya rata-rata — waktu kontak lebih pendek, gaya lebih besar.

Tulis berdasarkan definisi fase

• Tentukan fase tolakan berdasarkan segmen, arah, dan titik akhir SEBELUM analisis gaya apa pun.
• Mengapa: gaya adalah laju perubahan momentum, dan lajunya bergantung pada di mana fase ditetapkan berakhir.

Tulis berdasarkan pendaratan bantalan

• Lompatan yang sama mendarat di busa: kontak berlangsung 0.5 s untuk perubahan momentum 100 N s yang sama.
• Gaya rata-rata = 100 ÷ 0.5 = 200 N — bantalan menyebarkan impuls selama waktu; ia tidak pernah menghilangkan impuls.