Memahami Kinematika Gerak, Contoh Soal, dan Pembahasannya

Kinematika gerak adalah bidang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang gerak relatif dari suatu benda atau unsur elemen-elemen mesin, berupa kecepatan dan percepatan elemen tersebut yang dikutip dari buku Belajar Cerdas Kinematika Dan Dinamika Permesinan oleh H Muh Darwis.

Petunjuk dasar untuk mendapatkan gaya dinamik yang bekerja pada elemen-elemen mesin tersebut adalah kecepatan dan percepatan tersebut. Untuk menganalisis hubungan antara gaya-gaya dan gerak benda yang bekerja pada elemen-elemen mesin digunakan hukum Newton, yang berbunyi:

• Suatu partikel akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan tetap pada suatu garis lurus bila tidak ada gaya yang bekerja padanya atau resultan gaya-gaya yang bekerja padanya sama dengan nol.
• Percepatan berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.
• Apabila suatu benda melakukan aksi terhadap benda lain maka benda lain tersebut akan memberikan reaksi berupa gaya perlawanan yang sama besarnya dengan gaya aksi yang diterimanya akan tetapi arahnya berlawan.

Untuk memahaminya lebih lanjut, berikut adalah beberapa jenis dari kinematika gerak yang dikutip dari beberapa sumber, seperti buku Super Bank Soal Fisika SMA untuk Kelas 1, 2, & 3 oleh Sandy Hermawan, Modul Pembelajaran SMA: Fisika Kelas X oleh Neny Else Josephine.

Klasifikasi Kinematika Gerak

1. Kecepatan

Rumus:

Kecepatan = m/s

Keterangan:

m : Perpindahan

s : Selang waktu

2. Kecepatan Rata-rata

Rumus:

V = Δx / Δt

Keteranagn:

v = kecepatan rata-rata (m/s)

∆𝑥 = x akhir = perpindahan

∆𝑡 = perubahan waktu (s)

3. Kelajuan Rata-rata

V = s/t

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s)

s = jarak tempuh (meter)

𝑡 = waktu tempuh (s)

4. Percepatan

Percepatan =

Keterangan:

m/s : Perubahan kecepatan

5. Percepatan Rata-rata

Rumus:

Α = Δv / Δt =

Keterangan:

α : percepatan rata-rata (m/s2)

Δv : perubahan kecepatan (m/s)

Δt : selang waktu (s)

v1 : kecepatan awal (m/s)

v2 : kecepatan akhir (m/s)

t1 : waktu awal (s)

t2 : waktu akhir (s)

6. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Rumus:

S = v.t

Keterangan:

S : Jarak

v : Kecepatan (m/s)

t : Waktu (s)

7. Gerak Lurus Berubah Beraturan

Rumus:

- S = v0.t + ½ at2

- vt = v0 + a.t

- vt2 = v0 + 2.a.s

- S = (vt + v0/2).t

Keterangan

S : Jarak (m)

a : Percepatan (m/s2)

vt : Kecepatan sesaat pada waktu t (m/s)

v0 : Kecepatan awal (m/s)

t : Waktu (s)

8. Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Rumus:

Θ = ω . t

Keterangan

Θ : Sudut (rad)

ω : kecepatan sudut awal

9. Gerak Melingkar Berubah Beraturan

Rumus:

- Θ = ω0 . t + ½ α . t

- ωt = ω0 + α . t

- ωt2 = ω02 + 2α . Θ

- Θ = (ωt + ω0 / 2) . t

Keterangan:

Θ : Sudut (rad)

ω0 : kecepatan sudut awal

ωt : kecepatan sudut sesaat (rad/s)

α : percepatan sudut (rad/S2)

10. Gerak Jatuh Bebas

Rumus:

vt = g.t

h = 1 2 𝑔.𝑡 2

vt = √2𝑔ℎ

Keterangan:

g : percepatan gravitasi (m/s2 )

h : ketinggian benda (m)

t : waktu (s)

vt : kecepatan pada saat t (m/s)

11. Gerak Vertikal Ke Atas

Rumus:

𝑣𝑡 = 𝑣0 − 𝑔.𝑡

ℎ = 𝑣0.𝑡 − 1 2 𝑔𝑡2

𝑣𝑡 2 = 𝑣0 2 − 2 𝑔ℎ

Keterangan:

𝑣0 " Kecepatan awal (m/s)

𝑔 : Percepatan gravitasi (m/s2)

𝑡 : waktu (s)

𝑣𝑡 : kecepatan akhir (m/s)

ℎ : ketinggian (m)

Contoh Soal & Pembahasan

1. Sebuah mobil bergerak kecepatan tetap 45 km/jam. Hitung jarak yang ditempuh mobil selama 10 sekon?

Penyelesaian:

Diketahui:

v = 45 km/jam = 45.000 m/3600 s = 12,5 m/s

t = 10 sekon

Ditanya: s?

Jawab:

s = v . t

s = 12,5 m/s . 10 sekon = 125 m­

2. Sebuah benda mula-mula diam, kemudian setelah 5 sekon benda tersebut bergerak melingkar dengan kecepatan tangensial sebesar 25 cm/s. Jika diameter lintasan benda adalah 10 cm, tentukan percepatan tangensial benda tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:

v0 = 0 (benda diam)

v = 25 cm/s = 0,25 m/s

∆t = 5 s

R = ½ × diameter = ½ × 10 cm = 5 cm = 0,05 m

Ditanya:

Percepatan tangensial (at)

at = ∆v/∆t

at = (v - v0)/ ∆t

at = (0,25 - 0)/5

at = 0,05 m/s

Jadi, percepatan tangensial benda tersebut adalah 0,05 m/s atau 5

Nah, itulah ulasan terkait kinematika gerak beserta klasifikasinya. Selamat belajar!

Video Kemendiktisaintek: Peminat MIPA Itu Menurun Sekarang, Khususnya Fisika

Video Kemendiktisaintek: Peminat MIPA Itu Menurun Sekarang, Khususnya Fisika