Soal Bagikan. Perhatikan gambar diatas. Sebuah balok dilepaskan tanpa kecepatan awal pada titik A sehingga menuruni bidang miring licin tanpa gesekan. Massa balok tersebut adalah 4 \mathrm {~kg} 4 kg. Jika kecepatan balok saat di titik B adalah 10 \mathrm {~m} / \mathrm {s} 10 m/s, Tentukan posisi titik A tsb!Halo adik-adik, kali ini kakak akan menjelaskan satu lagi rumus penting dalam gerak, yaitu rumus kecepatan. Eh iya, udah dibaca belum materi fisika sebelumnya mengenai rumus percepatan? Penting untuk kalian ketahui, bahwa kedua rumus tersebut saling berkaitan, dan sama-sama dipakai dalam perhitungan. Setiap benda yang bergerak pasti memiliki kecepatan. Dengan kecepatan itulah, benda bisa berpindah dari satu posisi ke posisi berikutnya. Ada benda yang kecepatannya konstan tetap dan adapula benda yang kecepatannya berubah. Kecepatan konstan terjadi pada benda yang bergerak lurus beraturan GLB. Sedangkan, kecepatan berubah terjadi pada benda yang bergerak lurus berubah beraturan GLBB. Rumus kecepatan pada kedua jenis gerak tersebut bentuknya berbeda. Kakak akan menjelaskannya keduanya untuk kalian. Baiklah, kita mulai saja materinya… Pengertian Kecepatan Velocity Apa sih kecepatan itu? Disadari atau tidak, dalam kehidupan sehari-hari kita sangat akrab dengan kecepatan. Misalnya, ketika kalian berangkat dari rumah ke sekolah, kalian menggunakan kecepatan untuk berjalan atau berkendara. Kecepatan itulah yang membuat kalian berpindah posisi dari rumah ke sekolah. Selama proses perpindahan tersebut, kalian menyusuri jalan yang menghubungkan rumah dan sekolah dengan jarak dan waktu tertentu. Tentu saja, kalian akan lebih cepat tiba ke sekolah ketika berkendara daripada hanya dengan berjalan kaki. Mengapa seperti itu? Yah, karena dengan berkendara, proses perpindahan kalian dari rumah ke sekolah terjadi dalam waktu yang lebih singkat daripada saat berjalan kaki. Gimana adik-adik? Dari ilustrasi di atas, udah dapat gambaran mengenai apa itu kecepatan? Yah benar, jadi Kecepatan velocity adalah perpindahan yang dilakukan objek per satuan waktu 1 . Berdasarkan definisi di atas, maka objek atau benda yang mengalami perpindahan atau perubahan posisi tiap satuan waktu berarti memiliki kecepatan. Kecepatannya bisa tetap dan bisa juga berubah. Dalam fisika, kecepatan disimbolkan dengan 5, dengan satuan SI meter per sekon m/s. Jangan terkecoh dengan simbol volume yah. Volume menggunakan simbol Five huruf kapital, sedangkan kecepatan v huruf kecil. Kecepatan merupakan besaran turunan karenan tersusun dari beberapa besaran pokok. Selain itu, kecepatan juga termasuk ke dalam besaran vektor sehingga untuk menyatakannya harus dengan angka dan arah. Perbedaan Kecepatan dan Kelajuan Selain kecepatan, terdapat satu lagi besaran fisika yang simbol, definisi, dan satuannya hampir mirip dengan kecepatan, besaran itu bernama kelajuan. Jika kecepatan di definisikan sebagai perpindahan per satuan waktu, maka kelajuan definisinya adalah jarak per satuan waktu. Coba perhatikan, apa yang membuat keduanya berbeda? Yah benar, perpindahan dan jarak. Kecepatan menggunakan besaran perpindahan s, sedangkan kelajuan menggunakan besaran jarak s. Sekilas, simbolnya sama, tetapi sesungguhnya hakikat keduanya berbeda. Simbol perpindahan dicetak tebal s, menandakan bahwa perpindahan adalah besaran vektor. Sedangkan, simbol jarak tidak dicetak tebal southward, menandakan bahwa jarak adalah besaran skalar. Persamaan di antara keduanya adalah sama-sama bersatuan meter m. Sebuah objek atau benda bisa saja memiliki nilai kecepatan dan kelajuan yang berbeda. Kakak akan menunjukkannya pada bagian contoh soal di bawah. Rumus Umum Kecepatan dan Kelajuan Secara umum, rumus kecepatan dituliskan dengan persamaan v = s /t Keterangan five = kecepatan m/s due south = perpindahan m t = waktu s Catatan Beberapa referensi menggunakan simbol x, untuk menyatakan perpindahan. Keduanya sama. Satuan kecepatan yang juga sering digunakan adalah km/jam. Tergantung soal. Sedangkan, rumus kelajuan dituliskan dengan persamaan five = s/t Keterangan v = kelajuan m/s s = jarak m t = waktu s Rumus di atas bisa dimodifikasi lebih lanjut sesuai dengan besaran apa yang akan dicari, apakah kecepatan/kelajuan, perpindahan/jarak, atau waktu. Bentuknya seperti dalam tabel berikut ini Besaran Rumus Kecepatan/Kelajuan v = s/t Perpindahan/jarak southward = v 10 t Waktu t = s/five Jenis-Jenis Kecepatan Sama halnya dengan percepatan, kecepatan juga terbagi menjadi dua jenis, yaitu kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat. 1. Kecepatan Rata-rata Average Velocity Kecepatan rata-rata average velocity adalah besarnya perpindahan sebuah benda dalam selang waktu tertentu. Kecepatan rata-rata juga merupakan besaran vektor. Rumus Kecepatan Rata-rata Secara matematis, rumus kecepatan rata-rata dituliskan dengan persamaan five rata = Δs /Δt = due south2 – southane /ttwo – t1 Keterangan 5 rata = kecepatan rata-rata 1000/s Δs = perpindahan m Δt = selang waktu due south due southtwo = posisi two g sone = posisi 1 thousand t2 = waktu two s t1 = waktu 1 s 2. Kecepatan Sesaat Instantaneous Velocity Kecepatan sesaat instantaneous velocity adalah kecepatan rata-rata untuk selang waktu yang sangat pendek mendekati nol. Kecepatan sesaat juga merupakan besaran vektor. Rumus Kecepatan Sesaat Secara matematis, rumus kecepatan sesaat dituliskan dengan persamaan Keterangan v = kecepatan sesaat thou/s Δs = perpindahan one thousand Δt = selang waktu s Rumus Kecepatan GLBB Rumus yang diuraikan di atas adalah rumus umum untuk gerak dengan kecepatan konstan tetap atau Gerak Lurus Beraturan GLB. Untuk Gerak Lurus Berubah Beraturan, maka rumus kecepatannya juga berbeda. GLBB adalah gerak dengan kecepatan berubah secara beraturan tiap satuan waktu. Oleh karena itu, rumus di atas harus dikembangkan dengan memasukkan besaran lain yang menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan. Kalian ingat tidak besaran apa itu? Yah benar, percepatan a. Baca materinya di sini Rumus Percepatan. Secara matematis, rumus kecepatan pada GLBB ditulis dengan persamaan 5t = five0 + Keterangan vt = kecepatan akhir m/s v0 = kecepatan awal chiliad/southward a = percepatan m/south 2 Δt = selang waktu south Cara Menggunakan Rumus Kecepatan Sebenarnya, tidak sulit untuk menerapkan rumus kecepatan ini ke dalam perhitungan. Kalian hanya perlu memasukkan nilai-nilai sesuai dengan simbol yang tertera pada rumus. Setelah itu, maka operasi perhitungan kecepatan bisa langsung dilakukan. Jadi, langkah-langkah yang harus kalian lakukan untuk menggunakan rumus kecepatan adalah sebagai berikut 1. Identifikasi Besaran Perpindahan Pada rumus kecepatan rata-rata 5, terdapat simbol perubahan posisi Δs. Ingat, jika terdapat simbol delta Δ, maka itu artinya terdapat dua besaran yang saling diperkurangkan, dalam hal ini Δs berarti s2 – s 1 . Oleh karena itu, ada dua nilai perpindahan yang harus kalian cari, yaitu posisi one si dan posisi 2 s two . Di dalam rumus, nilai posisi 2 akan diperkurangkan dengan nilai posisi 1. 2. Identifikasi Besaran Waktu Langkah selanjutnya adalah kalian harus menemukan besaran selang waktu Δt. Sama dengan penjelasan di atas, ada 2 nilai besaran waktu yang harus kalian cari, yaitu waktu one t1 dan waktu 2 t2. Di dalam rumus percepatan, nilai waktu 2 t2 akan diperkurangkan dengan nilai waktu 1 t1. 3. Membagi Perpindahan dengan Selang Waktu Bentuk rumus kecepatan adalah operasi pembagian, di mana nilai dari perpindahan akan dibagi dengan nilai dari selang waktu. Hasil pembagian itulah yang menjadi nilai akhir kecepatan v. Contoh Soal Kecepatan Nah, sekarang kita akan praktikkan langkah-langkah di atas ke dalam contoh soal kecepatan berikut ini Contoh Soal 1 Pak Budi naik mobil dari Yogya ke Malang yang berjarak 150 km dalam waktu 2 jam. Berapakah kecepatan rata-rata mobil Pak Budi? Jawaban Diketahui s = 150 km t = 2 jam Ditanyakan 5….? Penyelesaian 5 = s /t = 150/two = 75 km/jam ke Malang Contoh Soal 2 Seorang siswa berjalan dengan lintasan ABC, seperti gambar. Selang waktu dari A ke C ten sekon. Tentukan kelajuan dan kecepatan siswa tersebut? Jawaban Diketahui southward = 7 m jarak s = 5 m perpindahan t = 10 s Ditanyakan v….? v….? Penyelesaian Besar Kelajuan five = s/t = seven/ten = 0,seven grand/south Besar Kecepatan v = s /t = 5/x = 0,5 one thousand/s ke titik C Ini bukti bahwa nilai kelajuan kelajuan dan kecepatan bisa berbeda pada objek yang sama Contoh Soal 3 Gambar berikut menyatakan hubungan antara jarak southward terhadap waktu t dari benda yang bergerak. Bila southward dalam one thousand dan t dalam sekon. Tentukan kecepatan rata-rata benda! Jawaban Dari gambar, diketahui Δs = 10 thousand Δt = six s Ditanyakan five rata…..? Penyelesaian v rata = Δs / Δt = 10/6 = 1,67 chiliad/southward Contoh Soal 4 Sebuah pesawat jet supersonik bergerak lurus beraturan. Dalam waktu 0,2 sekon pesawat tersebut dapat menempuh jarak 50 meter. Kecepatan pesawat supersonik tersebut saat diamati adalah… Jawaban Diketahui ds = 50 m dt = 0,ii due south Ditanyakan five…..? Penyelesaian five = ds / dt = 50/0,2 = 250 yard/due south Contoh Soal 5 Sebuah benda bergerak sepanjang garis lurus. Kedudukan benda dinyatakan dengan persamaan s = t2 + t – 5. Jika s dalam meter dan t dalam sekon, tentukan a. Besar kecepatan rata-rata dari t = 1 s sampai t = iii south b. Besar kecepatan sesaat pada t = 1 south Jawaban a. Besar kecepatan rata-rata sane t = one south = 12 + 1 – five = -3 m s2 t = 3 south = three2 + 3 – 5 = 7 k v rata = Δs / Δt = s2 – s1 /t2 – ti = vii – -3/3 – 1 = 5 thou/s b. Besar Kecepatan sesaat benda Kecepatan sesaat ditentukan dengan cara menghitung kecepatan rata-rata pada selang waktu yang semakin mendekati 0, yaitu dt = 0,1 due south; dt = 0,01 south; dt = 0,001 due south. Pada selang waktu 0,1 s Δt = 0,ane s sane t = 1 s = 1two + 1 – 5 = -iii m s2 t = 1,one southward = 1,ane2 + ane,i – 5 = -2,69 1000 v rata = Δs / Δt = s2 – sone /tii – tone = -two,69 – -3/i,1 – 1 = 3,one m/s Pada selang waktu 0,01 south Δt = 0,01 s due south1 t = i due south = one2 + 1 – 5 = -3 m southward2 t = 1,01 s = ane,012 + 1,ane – five = -2,9699 one thousand 5 rata = Δs / Δt = s2 – southone /t2 – t1 = -2,9699 – -3/one,01 – i = 3,01 thousand/s Pada selang waktu 0,001 s Δt = 0,001 s s1 t = one s = 12 + 1 – five = -3 m s2 t = 1,001 south = 1,0012 + one,1 – 5 = -2,996999 m five rata = Δs / Δt = southwardtwo – s1 /t2 – t1 = -2,996999 – -3/i,001 – one = 3,001 m/s Mari kita kumpulkan seluruh hasil di atas ke dalam bentuk tabel Δt s v m/s 0,ane 3,1 one thousand/s 0,01 iii,01 m/s 0,001 three,001 grand/due south Seluruh hasil di atas memperlihatkan bahwa untuk Δt yang semakin kecil, yaitu mendekati nol, kecepatan rata-ratanya semakin mendekati iii 1000/s. Sehingga, kita dapat menyatakan bahwa kecepatan sesaat pada t = 1 s adalah 3 yard/s. Gimana adik-adik, udah paham kan materi rumus kecepatan di atas? Kalian juga pasti bisa kok menggunakannya. Sekian dulu materi kali ini, bagikan agar teman yang lain bisa membacanya. Terima kasih, semoga bermanfaat. Referensi Daton, Goris Seran dkk. 2007. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Jakarta Grasindo. Vo= kecepatan awal benda (m/s) a = percepatan benda (m/s 2) s = perpindahan benda (m) ± = tambah jika benda dipercepat, kurang jika benda diperlambat. Contoh Soal : Sebuah benda bergerak lurus berubah beraturan mengalami perlambatan sebesar 4 m/s 2. Jika benda berhenti setelah menempuh jarak sejauh 50 meter, maka tentukanlah besar kecepatan
SMA MARSUDIRINI Perum Telaga Kahuripan, Kemang Bogor 16310 Telp 0251 7140890 Email [email protected] Kumpulan Soal UN Fisika Materi Usaha dan Energi 1. UN Fisika SMA 2011/2012 Paket A86 Sebuah benda bergerak dari titik A tanpa kecepatan awal. Jika selama gerakan tidak ada gesekan, kecepatan benda di titik terendah adalah.... A. 8 B. 12 C. 20 D. 24 E. 30 2. 3. UN Fisika SMA 2011/2012 Paket D21 Sebuah mobil dengan massa 1 ton, bergerak dari keadaan diam. Sesaat kemudian kecepatannya 5 m/s. Besar usaha yang dilakukan oleh mesin mobil tersebut adalah .... A. 1 000 J B. 2 500 J C. 5 000 J D. 12 500 J E. 25 000 J UN Fisika 2011/2012 Paket D21 Pemain ski es meluncur dari ketinggian A seperti gambar berikut Jika kecepatan awal pemain ski = nol, dan percepatan gravitasi 10 ms -2, maka kecepatan pemain pada ketinggian B adalah .... A. √2 m/s B. 5 √2 m/s C. 10 √2 m/s D. 20 √2 m/s E. 25 √2 m/s 4. UN Fisika 2011/2012 Paket E18 Sebuah mobil bermassa 2 000 kg bergerak dengan kecepatan 25 m/s dalam arah horizontal. Tiba-tiba pengemudi mengurangi kecepatan mobil menjadi 10 m/s. Usaha yang dilakukan pengemudi selama proses tersebut adalah .... A. 1,225 . 105 J B. 1,025 . 105 J C. 7,25 . 105 J D. 6,25 . 105 J E. 5,25 . 105 J 1 SMA MARSUDIRINI Perum Telaga Kahuripan, Kemang Bogor 16310 Telp 0251 7140890 Email [email protected] 5. UN Fisika 2011/2012 Paket E18 Benda bermassa 5 kg dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Kecepatan benda pada ketinggian 2,5 m di atas posisi saat melempar adalah .... A. √2 m/s B. 3 √2 m/s C. 4 √2 m/s D. 5 √2 m/s E. 10 √2 m/s 6. UN Fisika 2011/2012 Paket C34 Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam, kemudian begerak lurus mendatar dengan percepatan 3 m/s2. Usaha yang diubah menjadi energi kinetik setelah 2 s adalah .... A. 72 J B. 36 J C. 24 J D. 12 J E. 8 J 7. UN Fisika 2011/2012 Paket CB46 Sebuah benda massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Beberapa saat kemudian benda itu bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Usaha total yang dikerjakan pada benda adalah .... A. 4 J B. 9 J C. 15 J D. 21 J E. 25 J 8. UN Fisika 2011/2012 Paket A59 Perhatikan gambar! Sebuah benda mula-mula diam kemudian dilepas dari puncak bidang miring licin yang panjangnya 6 m seperti gambar di atas. Setelah benda meluncur sejauh 4 m dari puncak bidang miring, maka kecepatan benda adalah .... g= 10 m/s2 A. √10 m/s B. 2 √5 m/s C. 2 √10 m/s D. 4 √5 m/s E. 4 √10 m/s 9. UN Fisika 2010/2011 Paket 12 Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar mendatar dengan kecepatan 6 m/s dari atap gedung yang tingginya 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, maka energi kinetik bola pada ketinggian 2 m adalah .... A. 6,8 J B. 4,8 J C. 3,8 J D. 3 J E. 2 J 2 SMA MARSUDIRINI Perum Telaga Kahuripan, Kemang Bogor 16310 Telp 0251 7140890 Email [email protected] 10. UN Fisika 2010/2011 Paket 12 Odi mengendarai mobil bermassa 4 000 kg di jalan lurus dengan kecepatan 25 m/s. Karena melihat kemacetan dari jauh dia mengerem mobil sehingga kecepatan mobilnya berkurang secara teratur menjadi 15 m/s. Usaha oleh gaya pengereman adalah .... A. 200 kJ B. 300 kJ C. 400 kJ D. 700 kJ E. 800 kJ 11. UN Fisika 2009/2010 Paket A P12 Gambar berikut memperlihatkan balok besi yang diarahkan pada sebuah paku. Dari gambar tersebut, ketika balok besi mengenai paku secara tegak lurus, maka usaha yang dilakukan balok besi terhadap paku adalah …. anggap g = 10 m/s2 A. 12 J B. 10 J C. 8 J D. 5 J E. 4 J 12. UN Fisika 2009/2010 Paket A P12 Perhatikan gambar benda A yang jatuh bebas dari titik P berikut ini! Jika EpQ dan EkQ masing-masing adalah energi potensial dan energi kinetik di titik Q g=10 m/s2, maka EpQ EkQ adalah .... A. 16 9 B. 9 16 C. 3 2 D. 2 3 E. 2 1 13. UN Fisika 2009/2010 Paket B P45 Sebuah balok bermassa m kg dilepaskan dari puncak bidang miring yang icin seperti pada gambar. 3 SMA MARSUDIRINI Perum Telaga Kahuripan, Kemang Bogor 16310 Telp 0251 7140890 Email [email protected] Perbandingan energi potensial dan energi kinetik balok ketika berada di titik M adalah .... A. 1 3 B. 1 2 C. 2 1 D. 2 3 E. 3 2 14. UN Fisika 2009/2010 Paket B P45 Perhatikan gambar perpindahan balok sebagai berikut! Anggap g = 10 m/s 2. Jika koefisien gesekan kinetik antara balok dan lantai μk = 0,5, maka nilai perpindahan benda s adalah .... A. 5,00 m B. 4,25 m C. 3,00 m D. 2,50 m E. 2,00 m 15. UN Fisika 2008/2009 Sebuah balok bermassa 1,5 kg didorong ke atas oleh gaya konstan F = 15 N pada bidang miring seperti gambar. Anggap percepatan gravitasi g 10 ms-2 dan gesekan antara balok dan bidang miring nol. Usaha total yang dilakukan pada balok adalah ... A. 15 J B. 30 J C. 35 J D. 45 J E. 50 J 2m F θ = 300 16. UN Fisika 2008/2009 Perhatikan gambar di bawah ini! Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s, maka kecepatan benda pada saat berada 15 m di atas tanah adalah .... A. 2 m/s 4 SMA MARSUDIRINI Perum Telaga Kahuripan, Kemang Bogor 16310 Telp 0251 7140890 Email [email protected] B. C. D. E. 5 m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s 17. UN Fisika 2007/2008 Paket A P14 Benda A dan B bermassa sama. Benda A jatuh dari ketinggian h meter dan B jatuh dari 2h meter. Jika A menyentuh tanah dengan kecepatan v m/s, maka benda B akan menyentuh tanah dengan energi kinetik sebesar.... A. 2 mv2 B. mv2 3 mv2 4 1 D. mv2 2 1 E. mv2 4 C. Non Scholae, Sed Vitae Discimus 5
Tanya 10 SMA; Fisika; Mekanika; Sebuah benda bergerak dari titik A tanpa kecepatan awal. Jika selama gerakan tidak ada gesekan, kecepatan benda di titik terendah adalah .Sebuahbenda jatuh bebas dari posisi A seperti gambar. Perbandingan energi potensial dan energi kinetik benda ketika sampai di B adalah.. A.3 : 2 B. 3 : 1 Sebuah benda bergerak dari titik A tanpa kecepatan awal. Jika selama gerakan tidak ada gesekan, kecepatan benda di titik terendah adalah. A. 8 m.s −1 B. 12 m.s −1 C. 20 m.s −1vkvXA3e.
