Untuk memahami konsep kelajuan, kecepatan dan percepatan, pelajari pembahasan soal di bawah :
”Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 km/jam”. Benar atau salah pernyataan ini ?
Terlebih dahulu kita pahami makna kelajuan dan kecepatan. Kelajuan termasuk besaran skalar (besaran skalar = besaran yang hanya mempunyai besar saja). Untuk menyatakan laju atau kelajuan suatu benda, kita tidak membutuhkan arah. Sebaliknya, kecepatan termasuk besaran vektor (besaran vektor = besaran yang mempunyai besar dan arah). Ketika menyatakan kecepatan, kita perlu menyertakan besar dan arah. Untuk membedakan makna kelajuan dan kecepatan, pahami contoh berikut ini.
Pernyataan di atas salah. Jika yang dimaksudkan adalah kecepatan, maka perlu disertakan arah gerak mobil tersebut. Arah gerak mobil bisa dinyatakan dalam sudut, arah mata angin (utara, timur, selatan, barat) atau dengan menggunakan kata ke atas atau ke bawah. Pernyataan di atas bisa diubah seperti ini : ”mobil itu bergerak ke utara dengan kecepatan 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak dengan kecepatan 20 km/jam ke arah utara” atau ”mobil itu bergerak ke utara dengan laju 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak 20 km/jam ke utara”. Pernyataan seperti ini benar, dalam hal ini yang dimaksudkan adalah kecepatan mobil.
Jika tidak ingin menyertakan arah, maka bisa dikatakan ”mobil itu bergerak dengan laju 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak dengan kelajuan 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak 20 km/jam”. Pernyataan seperti ini benar. Dalam hal ini, yang dimaksudkan adalah laju atau kelajuan mobil.
Apakah kelajuan, kelajuan sesaat dan kelajuan rata-rata memiliki makna yang sama ? jika ya, jelaskan kesamaannya… jika tidak, jelaskan perbedaannya…
Kelajuan dan kelajuan sesaat memiliki makna yang sama. Ketika menyebutkan kata kelajuan, yang kita maksudkan sebenarnya kelajuan sesaat. Kelajuan atau kelajuan sesaat merupakan perbandingan antara jarak yang sangat kecil dengan selang waktu yang sangat singkat. Dengan kata lain, kelajuan sesaat merupakan jarak yang sangat kecil yang ditempuh selama selang waktu yang sangat singkat. Sebaliknya kelajuan rata-rata merupakan perbandingan antara jarak tempuh total dengan selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut.
Agar lebih memahami perbedaan antara kelajuan atau kelajuan sesaat dengan kelajuan rata-rata, pahami contoh berikut ini.
Misalnya anda berangkat ke sekolah menggunakan sepeda motor. Jarak antara sekolah dan rumah = 20 km. Ini Cuma pengandaian saja… Ketika mengendarai sepeda motor dari rumah ke sekolah, anda membutuhkan waktu 1 jam.
Untuk contoh ini, kelajuan rata-rata anda dan sepeda motor adalah 20 km / 1 jam = 20 km/jam. Ini berarti secara rata-rata, anda menempuh jarak 20 km setiap jam. Ini cuma kelajuan rata-rata saja. Tidak mungkin dari rumah sampai di sekolah kelajuan anda selalu 20 km/jam setiap saat. Ketika bertemu kendaraan lain di jalan, anda pasti akan memperlambat sepeda motor, ketika tiba di lampu merah anda akan berhenti, ketika ada orang yang menyebrang jalan, anda memperlambat sepeda motor, ketika jalan sepi, anda kebut2an. Jadi 20 km/jam hanya kelajuan rata-rata.
Lalu kelajuan atau kelajuan sesaat anda berapa ? tergantung saatnya kapan… lebih tepatnya bisa anda amati pada speedometer sepeda motormu. Speedometer selalu mencatat kelajuanmu setiap saat. Kadang-kadang jarum speedometer naik, kadang jarum speedometer turun. Kelajuan sesaatmu selalu berubah-ubah setiap saat.
Kita juga bisa mengatakan bahwa kelajuan sesaat merupakan kelajuan rata-rata selama selang waktu yang sangat singkat.
Apakah kecepatan, kecepatan sesaat dan kecepatan rata-rata memiliki makna yang sama ? Jika ya, jelaskan kesamaannya; jika tidak, jelaskan perbedaannya…
Kecepatan dan kecepatan sesaat memiliki makna yang sama. Ketika menyebutkan kata kecepatan, yang kita maksudkan sebenarnya kecepatan sesaat. Kecepatan atau kecepatan sesaat merupakan perbandingan antara Perpindahan yang sangat kecil dengan selang waktu yang sangat singkat. Sebaliknya kecepatan rata-rata merupakan perbandingan antara perpindahan total dengan selang waktu total selama terjadi perpindahan.
Agar anda lebih memahami perbedaan antara kecepatan atau kecepatan sesaat dengan kecepatan rata-rata, cermati contoh berikut ini :
Misalnya anda jalan-jalan menggunakan sepeda motor kesayanganmu. Dari rumah, anda mengendarai sepeda motor ke arah timur sejauh 20 km, lalu kembali lagi ke arah barat sejauh 10 km. Jika lama perjalanan = 1 jam, tentukan kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat anda… Untuk membantumu menentukan kecepatan rata-rata, alangkah baiknya jika perjalananmu di atas digambarkan dalam sumbu koordinat. Perhatikan gambar di samping.
Perpindahan termasuk besaran vektor, karenanya arah turut mempengaruhi nilai perpindahan. Dalam sumbu koordinat, perpindahan bernilai positif jika arahnya menuju sumbu x positif (arah timur) dan sumbu y positif (arah utara). Perpindahan bernilai negatif jika arahnya menuju sumbu x negatif (arah barat) atau sumbu y negatif (arah selatan). Ini hanya kesepakatan saja
Besar kecepatan rata-rata = besar perpindahan / selang waktu total
Besar kecepatan rata-rata = (20 km – 10 km) / 1 jam
= 10 km / 1 jam
= 10 km/jam.
Ini berarti mobil mengalami perpindahan sejauh 10 km setiap jam.
Karena kecepatan rata-rata merupakan besaran vektor maka arah kecepatan rata-rata juga harus dijelaskan… Dalam gambar di atas, vektor kecepatan rata-rata diwakili oleh garis berwarna biru. Arah kecepatan rata-rata = arah perpindahan, yakni ke timur.
Bagaimana dengan kecepatan atau kecepatan sesaat ?
tergantung saatnya kapan. Kecepatan sesaat bisa berubah-ubah setiap saat. Kadang yang berubah adalah besar kecepatan, kadang yang berubah adalah arah kecepatan. Kita juga bisa mengatakan bahwa kecepatan sesaat merupakan kecepatan rata-rata selama selang waktu yang sangat singkat.
Bilamana suatu benda dikatakan mengalami percepatan ?
Ingat ya, ketika kita mengatakan percepatan maka yang kita maksudkan adalah percepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya ketika kita mengatakan percepatan sesaat maka yang kita maksudkan adalah percepatan.
Suatu benda dikatakan mengalami percepatan jika kecepatan benda berubah. Kecepatan benda berubah, bisa berarti besar kecepatan alias kelajuan benda berubah atau arah kecepatan benda berubah. Misalnya sebuah mobil mula-mula diam (kelajuannya = 0). Setelah beberapa saat, kelajuannya bertambah menjadi 40 km/jam. Ketika kelajuan mobil bertambah dari 0 menjadi 40 km/jam, mobil tersebut dikatakan mengalami percepatan atau mobil dipercepat.
Mungkinkah kelajuan benda konstan tetapi benda tersebut mengalami percepatan ?
bisa… dalam hal ini arah kecepatan yang selalu berubah. Mengenai hal ini akan dibahas dalam gerak melingkar.
Ketika kelajuan benda berkurang, kadang kita mengatakan benda tersebut mengalami perlambatan. Misalnya mula-mula kelajuan mobil = 40 km/jam. Setelah beberapa saat, kelajuan mobil berubah menjadi 0 km/jam. Ketika kelajuan mobil berubah dari 40 km/jam menjadi 0 km/jam, mobil tersebut dikatakan mengalami perlambatan atau mobil diperlambat.
Jelaskan hubungan antara percepatan rata-rata dan percepatan sesaat…
Percepatan rata-rata = perubahan kecepatan yang terjadi selama selang waktu total terjadinya perubahan. Sedangkan percepatan sesaat = perubahan kecepatan yang terjadi selama selang waktu yang sangat singkat. Percepatan atau percepatan sesaat juga bisa diartikan sebagai percepatan rata-rata selama selang waktu yang sangat singkat. Agar anda lebih memahami konsep percepatan rata-rata dan percepatan sesaat, cermati contoh di bawah.
Sebuah mobil yang sedang bergerak ke timur pada lintasan lurus mengalami perubahan kelajuan dari keadaan diam hingga mencapai 40 km/jam selama 4,0 detik. Tentukan percepatan rata-rata mobil tersebut !
Besar percepatan rata-rata mobil = 10 km/jam per sekon. Ini berarti, secararata-rata,
kelajuan mobil bertambah 10 km/jam setiap sekon. Jika kita menganggap besar percepatan sesaat selalu konstan maka setelah detik pertama, kelajuan mobil bertambah menjadi 10 km/jam, setelah detik ke dua kelajuan mobil bertambah menjadi 20 km/jam. Setelah detik ke tiga kelajuan mobil bertambah menjadi 30 km/jam. Setelah detik ke empat kelajuan mobil bertambah menjadi 40 km/jam. Jika besar percepatan sesaat tidak konstan maka mungkin saja setelah detik pertama kelajuan mobil bertambah menjadi 11 km/jam, setelah detik kedua kelajuan mobil bertambah menjadi 19 km/jam.. dan seterusnya. Jadi kelajuan mobil tidak selalu bertambah 10 km/jam setiap sekon seandainya besar percepatan sesaat tidak konstan.
Arah percepatan sama dengan arah kecepatan, yakni ke ke timur.
Contoh 2 :
Sebuah mobil bergerak ke timur pada lintasan lurus dengan kelajuan 40 km/jam. Jika setelah 4,0 detik mobil tersebut berhenti, tentukan percepatan rata-rata mobil tersebut !
Tanda negatif muncul karena kelajuan akhir lebih kecil dari kelajuan awal. Tanda negatif menunjukkan bahwa mobil mengalami perlambatan (kelajuan mobil berkurang).
Besar perlambatan rata-rata mobil = -10 km/jam per sekon.
Baca juga:
Gerak Lurus
Kelajuan, Kecepatan, dan Percepatan
Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Jatuh Bebas (GJB)
