Pergerakan — kelajuan, pecutan dan graf
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| speed/spiːd/ | kecepatan (besaran skalar) |
| velocity/vəˈlɒsɪti/ | kecepatan (vektor) |
| acceleration/əkˌseləˈreɪʃn/ | percepatan |
| deceleration/dɪˌseləˈreɪʃn/ | perlambatan |
| gradient/ˈɡreɪdɪənt/ | gradien |
| free fall/friː fɔːl/ | jatuh bebas |
| air resistance/eə rɪˈzɪstəns/ | hambatan udara |
| terminal velocity/ˈtɜːmɪnl vəˈlɒsɪti/ | kecepatan terminal |
Seberapa cepat, dan bertambah cepat?
- Cheetah berlari sprint sekitar $30\ \text{m/s}$; pesawat penumpang terbang di sekitar $250\ \text{m/s}$.
- Gerak berkaitan dengan dua ide: seberapa cepat sesuatu bergerak, dan bagaimana kecepatannya berubah.
- Kita menggambarkan keduanya dengan rumus sederhana — dan membacanya langsung dari grafik.
Kecepatan dan kecepatan vektor
- Kecepatan adalah jarak tempuh setiap detik:
- Kecepatan rata-rata menggunakan perjalanan utuh: $\dfrac{\text{total distance}}{\text{total time}}$.
- Kecepatan vektor adalah kecepatan dengan arah tertentu — sehingga kecepatan vektor adalah vektor, kecepatan adalah skalar.
Bentuk garis jarak-waktu: datar = diam, lurus = kecepatan konstan, melengkung = bertambah cepat
Kelajuan, pecutan & graf
v = u + at
Pada grafik kecepatan–waktu, gradien adalah percepatan dan luas di bawahnya adalah jarak tempuh.
Seorang pelari menempuh $100\ \text{m}$ dalam $8.0\ \text{s}$. Apakah kelajuan purata, dalam m/s?
$v = \dfrac{s}{t} = \dfrac{100}{8.0} = 12.5\ \text{m/s}$.
Percepatan
- Percepatan adalah seberapa besar perubahan kecepatan setiap detik:
- $\Delta v$ berarti "perubahan dalam kecepatan".
- Melambat adalah perlambatan — percepatan negatif.
Sebuah kereta mempercepat dari rehat kepada $20\ \text{m/s}$ dalam $4.0\ \text{s}$. Apakah pecutannya, dalam m/s²?
$a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t} = \dfrac{20 - 0}{4.0} = 5.0\ \text{m/s}^2$.
Grafik jarak–waktu
- Grafik jarak–waktu menunjukkan sejauh mana objek telah bergerak.
- Garis datar → objek sedang diam.
- Kemiringan lurus → kecepatan stabil. Semakin curam garisnya, semakin cepat ia bergerak (gradien adalah kecepatan).
- Kurva semakin curam → sedang bertambah cepat.
Pada graf jarak–masa, garis rata (mendatar) bermaksud objek tersebut sedang:
Garis jarak–waktu yang datar berarti jarak tidak berubah — benda tersebut diam.
Grafik kecepatan–waktu
- Grafik kecepatan–waktu menunjukkan seberapa cepat suatu objek bergerak.
- Garis datar → kecepatan konstan.
- Kemiringan lurus → percepatan konstan (gradien adalah percepatan).
- Luas di bawah garis → jarak yang ditempuh.
Pada grafik kecepatan–waktu, area di bawah garis adalah jarak yang ditempuh.
Kecepatan × waktu = jarak, dan itu sama persis dengan area di bawah garis kecepatan–waktu.
Sebuah mobil melaju dengan kecepatan konstan $10\ \text{m/s}$ selama $6.0\ \text{s}$. Dari grafik kecepatan–waktu (luas), berapa jauh tempuhannya, dalam meter?
Area tersebut berbentuk persegi panjang: $10 \times 6.0 = 60\ \text{m}$.
Benda jatuh
- Dekat Bumi, semua benda bertambah cepat saat jatuh dengan laju yang sama: percepatan gravitasi bebas, $g \approx 9.8\ \text{m/s}^2$.
- Jatuh melalui udara, hambatan udara mendorong ke atas dan meningkat seiring benda bertambah cepat.
- Ketika hambatan udara sama dengan berat, resultan gaya nol — benda berhenti bertambah cepat dan jatuh dengan kecepatan terminal yang stabil.
Seorang pelompat payung mencapai kecepatan terminal. Hal ini terjadi karena:
Saat kecepatan naik, hambatan udara bertambah hingga seimbang dengan beratnya. Resultan gaya kemudian menjadi nol, sehingga kecepatan tetap stabil.
Anda telah memahaminya
- kecepatan $v = \dfrac{s}{t}$; kecepatan vektor adalah kecepatan dengan arah
- percepatan $a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}$; melambat adalah negatif
- jarak–waktu: gradien = kecepatan · kecepatan–waktu: gradien = percepatan, luas = jarak
- gravitasi bebas: $g \approx 9.8\ \text{m/s}^2$; kecepatan terminal ketika hambatan udara = berat