KINEMATIKKINEMATIKAAKINEMATIKKINEMATIKAAKINEMATIKKINEMATIKAAStaf Fisika Staf Fisika FMIPA IPBFMIPA IPB

Tujuan Instruksional Umum

Mahasiswa Memahami komsep Kinematika

Tujuan Instuksional Khusus

Mahasiswa Memahami Konsep Panjang Lintasan, Perpindahan, Kelajuan, Kecepatan, GLB dan GLBB

KINEMATIKA Mempelajari gerak sebagai fungsi dari

waktu tanpa mempedulikan penyebabnya Manfaat

Perancangan suatu gerak: Jadwal kereta, pesawat terbang, dll Jadwal pits stop pada balapan F1, pengaturan

lalu lintas Untuk memprediksi terjadinya suatu peristiwa

Gerhana bulan, gerhana matahari, awal bulan puasa

Penentu Kualitas Kecepatan komputer baca dan eksekusi data Kecepatan mesin memproduksi sesuatu

Model (analogi) bagi fenomena lain di luar ruang lingkup fisika.

Pertumbuhan tanaman, pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi dll.

KERANGKA ACUAN Jika kita tanyakan pada dua mahasiswa

berbeda di ruang ini “berapa jarak anda dari papan tulis”, maka kemungkinan kita mendapatkan jawaban yang berbeda. Hal ini karena kerangka acuan yang dipakai berbeda.

Secara umum harga besaran-besaran fisis tergantung dari pemilihan kerangka acuan pengamat

Dalam mempelajari kinematika (bagian fisika lainnya) kerangka acuan perlu ditetapkan untuk menghindari kesalahan sistematis yang terjadi karena pemakaian kerangka yang berbeda.

Dalam fisika biasanya dipakai suatu set sumbu koordinat untuk menggambarkan kerangka acuan yang dipakai

Pemilihan kerangka acuan tergantung pada situasi.

PERPINDAHAN

Perpindahan merupakan besaran-besaran vektor Perpindahan didefinisikan sebagai perubahan posisi sebuah

objek Contoh: perhatikan gerak benda A dari x1 ke x2 pada tayangan

berikut ini: Panjang lintasan yang ditempuh: 60 m Perpindahan : 40 m ke kanan

O

x1 x2

40 m 10 m

KELAJUAN Kelajuan dan kecepatan adalah

dua kata yang sering tertukar. Kelajuan berkaitan dengan

panjang lintasan yang ditempuh dalam interval waktu tertentu.

Kelajuan merupakan besaran skalar

Contoh: sebuah bis menempuh perjalanan dari Bandung ke Bogor yang panjang lintasannya 120 km dalam waktu 4 jam. Maka “laju rata-rata” bis tersebut adalah 30 km/jam.

t

Dvs

v = D / t

Ingat kelajuan itu skalar,

Sebuah mobil menempuh jarak 60 km pertama dalam 2 jam dan 60 km berikutnya dalam 3 jam. Maka kelajuan rata-rata mobil tersebut adalah:A. 25 km/jam B. 24 km/jamC. 23 km/jam D. 22 km/jamE. 21 km/jam

JAWAB : B

Contoh

Seseorang mengendarai mobil dari Bogor ke Bandung menempuh jarak 120 km. 60 km pertama dilalui dengan kelajuan rata-rata 40 km/jam sedangkan 60 km kedua dengan kelajuan rata-rata 60 km/jam. Berapakah kelajuan rata-rata untuk seluruh perjalanan? Apakah 50 km/jam?

KECEPATAN

Kecepatan didefinisikan sebagai perpindahan dibagi dengan waktu yang diperlukan untuk perpindahan tersebut

Kecepatan rata-rata: Jika pada contoh gerak tadi diperlukan waktu 10 sekon untuk

berpindah dari x1 ke x2 :

t

x

tt

xxv

12

12

O

x1 x2

40 m 10 m

m/s 4s 10

m 40

t

xv

Contoh

Pada suatu lintasan lurus, seorang pelari menempuh jarak 100 m dalam 10 s, kemudian berbalik dan berjoging sejauh 50 m ke arah titik awal selama 20 s. Berapakah kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata untuk seluruh perjalanannya?

Anda berlari mengitari lapangan segi empat dengan panjang 100 m dan lebar 50 meter hingga sampai ke tempat semula. Berapa panjang lintasan yang anda tempuh? Berapa perpindahan yang Anda lakukan? Jika Anda menempuh satu keliling lapangan tersebut dalam waktu 20 menit, berapa kelajuan dan kecepatan rata-rata Anda? Apakah sama?

Ingat kecepatan itu

VEKTOR,

PERCEPATANPercepatan adalah perubahan kecepatan persatuan waktu (laju kecepatan). Hubungan percepatan dengan waktu memiliki analogi dengan hubungan kecepatan waktu.

t

v

tt

vva

12

12

Perlambatan juga merupakan percepatan tapi arahnya berlawanan dengan arah kecepatan.

1. Percepatan rata-rata:

2. Percepatan Sesaat

dt

dva

Sebuah Benda bergerak dengan Kecepatan sebagai fungsi waktu yang dituliskan sebagai dengan v dalam meter/detik dan t dalam detik, dengan persamaan : v= 4t2 + 2t + 1Tentukan :a.Percepatan Rata-rata selang waktu t = 1 s/d 2 detikb.Percepatan pada saat t = 2 detik

GERAK LURUS BERATURAN

Contoh:

Sebuah kereta TGV Perancis yang bergerak konstan 200 m/s dalam lima detik menempuh jarak 1 km!

Sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan (GLB) jika ia bergerak dalam lintasan lurus dengan kecepatan konstan.

Jarak, s yang ditempuh selama waktu, t tertentu adalah

waktu)bergantung(berubah tsaat pada posisi : x

arahnya)maupun besar berubah (tidak kecepatan : v

berubah)(tidak awal posisi : x

(berubah) waktu : t

vtxx

t

0

0t

Kereta api ekonomi bergerak dengan kecepatan konstan 30 km/jam dari stasiun Bogor menuju Jakarta. 30 menit kemudian kereta Ekspress menyusul dengan kecepatan konstan 50 km/jam. Waktu yang dibutuhkan kereta Ekspress menyusul kereta ekonomi adalah

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan (GLBB) jika ia bergerak dalam lintasan lurus dengan Percepatan konstan

20

0

2

1attvs

atvvt

Berapa lama waktu yang diperlukan sebuah mobil untuk menyeberangi persimpangan selebar 25 m setelah lampu lalu lintas berubah menjadi hijau, jika percepatannya dari keadaan diam adalah 2 m/s2 secara konstan

Sebuah benda bergerak dalam suatu garis lurus. Pada gerak tersebut adalah tidak mungkin1.pada suatu saat benda memiliki kecepatan ke timur dan percepatan ke barat2. pada suatu saat kecepatan benda sama dengan nol, tetapi percepatannya tidak nol3. pada suatu interval waktu benda memilki percepatan konstan dan kecepatan berubah-ubah4. pada suatu interval waktu benda memilki kecepatan konstan dan percepatan berubah-ubah

Jika x adalah perpindahan benda, v adalah kecepatan gerak, a adalah percepatan gerak dan t adalah waktu, maka diantara grafik-grafik berikut yang menunjukkan gerak lurus berubah beraturan adalah:

t t

t t t

A B C

D E

x v a

a v

JAWAB: C

Contoh

Aplikasi GLBB1. Gerak Vertikal Ke Atas

Cirinya : Kecepatan akhir = 0, Percepatan gerak berlawanan arah dengan percepatan gravitasi ( a = -g)

g

ht

ghv

maks

maks

2

20

2. Gerak Jatuh BebasCirinya : Kecapatan awal = 0, Percepatan gerak searah dengan percepatan gravitasi (a=g)

g

ht

ghvt

0

0

2

2

Pernyataan yang benar terkait dengan benda yang jatuh bebas adalah1. Jenis geraknya adalah GLBB2. kecepatan jatuhnya tergantung massa benda3. percepatan jatuhnya sebesar percepatan gravitasi4. menpunyai kecepatan awal tergantung ketinggian

Contoh Sebuah batu dijatuhkan dari mulut sebuah sumur. Dua sekon kemudian terdengar suara batu tersebut menyentuh permukaan air sumur. Tentukan kedalaman permukaan air sumur tersebut!

Sebuah batu dijatuhkan dari ketinggian 20 m dari permukaan tanah. Tentukan

waktu yang diperlukan untuk mencapai permukaan tanah

Kecepatan batu saat menyentuh permukaan tanah

Bola A terletak pada ketinggian 20 m vertikal di atas bola B. Pada saat yang bersamaan A dilepas dan B dilemparkan vertikal ke atas dengan kelajuan40 m/s. Berapa jarak yang telah ditempuh A ketika bertemu dengan B?

PENUTUP Formulasi kinematika untuk GLB dan GLBB dapat diperluas untuk

gerak lurus tak beraturan dengan menggunakan kalkulus diferensial dan integral

Dapat diperluas lagi untuk gerak dalam dua dimensi dan dalam tiga dimensi

Kenali istilah-istilah yang dipakai seperti dinamika, hukum-hukum Newton, massa, berat, percepatan, gaya.

BELAJARLAH LATIHAN SOAL-SOAL DARI SEKARANG !