Apakah Anda memperhatikan benda bergerak di sekitar Anda? Lalu pikirkan tentang bentuk bergerak dari benda-benda tersebut? Bagaimana dengan persamaan gerak? Pada pokok bahasan kinematika gerak dilengkapi juga dengan beberapa contoh soal kinematika yang penyelesaian soalnya dapat diselesaikan dengan menggunakan rumus kinematika. Nah, Anda akan mendapatkan semua penjelasannya di sini.
Pengertian Kinematika
Kinematika merupakan salah atu cabang ilmu fisika. Materi kinematika ini akan mempelajari mengenai gerakan benda, mengetahui gerakan benda lurus, melingkar atau mungkin membentuk lintasan parabola. Dan juga mempelajari perubahan gerak pada benda. Dimana perubahan gerakan benda menunjukkan adanya percepatan.
Untuk mengetahui gerak sebuah partikel, maka ada 3 besaran fisis yang digunakan yaitu: Posisi (r) satuannya meter (posisi relatif, perpindahan, jarak tempuh), Kecepatan (v) satuannya m/s (kecepatan rata-rata dan sesaat) dan Percepatan (a) satuannya m/s2 (percepatan rata-rata dan sesaat).
Posisi, Kecepatan dan Percepatan pada Gerak Lurus dan Gerak Parabola
Gerak Lurus
Gerak lurus merupakan suatu gerak yang lintasannya berbentuk garis lurus. Gerak lurus ini bisa dianggap hanya bergerak pada satu dimensi atau pada satu arah saja. Karena bergerak hanya satu arah, maka tanda vektor dapat dihilangkan.
Posisi merupakan besaran skalar. Dimana posisi ialah sebuah kondisi yang menggambarkan kedudukan suatu benda terhadap titik acuan dalam suatu koordinat. Dalam gerak lurus, kamu juga akan memahami kinematika dengan analisis vektor. Yang perlu diketahui jika dalam gerak lurus tersebut, kamu hanya menggunakan satu dari tiga koordinat dalam menentukan posisi benda yang berubah terhadap waktu. Bisa memilih sumbu yang bertepatan dengan lintasan benda, seperti sumbu-X yang horizontal. Posisi tersebut dapat dinyatakan dengan vektor satuan pada sumbu-X yang ditulis i dan sumbu-Y yang ditulis j.
Persamaannya:
Perpindahan (Δr) merupakan besaran vektor, sehingga perpindahan memiliki arah. Perpindahan adalah perubahan posisi benda dalam waktu tertentu. Perpindahan dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dan cara menentukan nilai arah pada perpindahan adalah sebagai berikut:
Kecepatan (v) adalah perpindahan benda yang terjadi tiap satuan waktunya. Sedangkan kelajuan merupakan nilai dari kecepatan itu sendiri.
Persamaannya:
Kecepatan rata-rata adalah perubahan perpindahan benda dibagi waktu yang dibutuhkan.
Persamaannya:
Kecepatan rata-rata partikel dalam bidang dapat juga dinyatakan secara vektor yaitu dalam komponennya terhadap sumbu-X dan Y.
Persamaannya:
Perbedaan antara kecepatan rata-rata dengan kelajuan rata-rata yaitu jika kecepatan rata-rata merupakan besaran vektor karena perpindahan adalah perubahan posisi. Sedangkan kecepatan sesaat merupakan turunan pertama dari fungsi posisi, yaitu:
Pada setiap benda yang mengalami perubahan kecepatan akan mengalami percepatan. Percepatan adalah pertambahan kecepatan pada setiap satuan waktu.
Persamaannya:
Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan dalam waktu tertentu.
Persamaannya:
Dengan arah percepatan:
Percepatan sesaat merupakan hasil turunan pertama dari fungsi kecepatan dan turunan kedua dari fungsi posisi. Maka nilainya adalah sebagai berikut:
Kecepatan dapat ditentukan menggunakan integral dari fungsi percepatan, yaitu seperti berikut ini:
Baca juga: Teori Kinetik Gas
Gerak Parabola
Gerak parabola adalah gerak dua dimensi dimana resultan perpindahan suatu benda yang bergerak lurus beraturan pada arah horizontal dan gerak lurus berubah beraturan pada arah vertikal. Dalam menganalisis gerak parabola, maka dapat digambarkan sebagai dua gerak yang terpisah, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) pada sumbu-X dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) pada sumbu-Y. Setiap gerak ini tidak saling mempengaruhi sehingga bola yang dijatuhkan bebas dan bola yang dilempar secara horizontal pada saat bersamaan akan jatuh di tanah pada saat yang bersamaan pula.
Persamaan kecepatan awal horizontal (V0x) dan kecepatan awal vertikal (V0y) yaitu sebagai berikut:
Persamaan jarak terjauh (Xh) dan titik tertinggi (Yh) adalah:
Persamaan jarak horizontal pada titik terjauh sama dengan dua kali rumus jarak terjauh yaitu:
Jadi, untuk mencapai titik tertinggi maka waktu yang dibutuhkan adalah:
Lama waktu terbang suatu benda (titik terakhir) adalah:
Untuk memahami lebih jelas, sebagai contoh dapat dilihat seperti dibawah ini:
Dari sebuah menara, Ali melempar bola dengan kecepatan awal horizontal Ux dan kecepatan awal vertikal Uy = 0. Bola yang terlempar diketahui bahwa komponen kecepatan dalam horizontal adalah konstan (tetap) karena tidak ada percepatan dalam arah horizontal. Sedangkan komponen kecepatan arah vertikal mengalami percepatan yang sama dengan percepatan gravitasi yaitu sebesar 9,8 m/s2.
Lamanya bola di udara bergantung pada gerak vertikalnya. Besar kecepatan bola dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dimana:
Vx = komponen kecepatan dalam arah horizontal (konstan)
Vy = komponen kecepatan bola dalam arah vertikal
Arah kecepatan benda pada gerak parabola dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
Ketinggian maksimum merupakan titik tertinggi yang dapat dicapai oleh sebuah benda pada gerak parabola. Saat benda mencapai ketinggian maksimum, komponen kecepatan dalam arah sumbu-Y nya adalah sama dengan nol (Vy = 0).
Jangkauan maksimum (Xmaks) adalah jarak horizontal terjauh (maksimum) yang dapat dijangkau oleh sebuah benda pada gerak parabola yang terbentuk. Saat benda mencapai jangkauan maksimum, maka didapatlah jika tinggi benda adalah y=0.
Untuk mencapai jangkauan maksimum, waktu yang dibutuhkan benda adalah dua kali waktu yang diperlukan benda untuk mencapai ketinggian maksimum.
Persamaan:
Dengan mensubtitusi persamaan di atas ke dalam persamaan posisi dalam arah sumbu-X sebelumnya, jangkauan maksimum yang dapat dicapai benda dapat dirumuskan sebagai berikut:
YUK IKUTAN KOMPETISI ONLINE UNTUK MENINGKATKAN PRESTASI!!!
Yuk, ikuti kompetisi online dan manfaatkan kesempatan untuk berkembang secara pribadi dan
profesional! Sertai tantangan ini untuk mengasah keterampilan, memperluas pengetahuan, dan membangun jaringan yang berharga. Mari kita hadapi kompetisi dengan semangat kompetitif yang
sehat dan berusaha mencapai hasil terbaik. Jangan lewatkan kesempatan untuk mendapatkan pengakuan dan penghargaan atas prestasi Anda di Kompetisi Online Terspektakuler dari Beelajar.com, Kompetisi.co.id, Olimpiadekita.com, AjangJuara.com, KompetisiNasional.com, Carilesprivat.com, dan PT. HARMONI KREASI DIGITAL. Bergabunglah dalam kompetisi online, dan mari terus belajar, tumbuh, dan meraih kesuksesan bersama!