Ketika kalian menonton balapan motoGP di televisi coba perhatikan kecepatan pembalap ketika berada di lintasan lurus. Ketika berada di lintasan lurus, para pembalap bergerak dengan laju semakin cepat. Namun, ketika berada di tikungan, pembalap mengurangi laju motornya. Tahukah kalian disebut apakah penambahan atau pengurangan kecepatan motor pada kasus di atas? Kalian dapat menemukan jawabannya dengan menyimak secara seksama penjelasan berikut ini. Pengertian Percepatan Dalam kehidupan sehari-hari, sulit menemukan benda atau materi yang bergerak dengan kecepatan yang konstan. Misalnya saat kalian berangkat ke sekolah, tentunya kalian berjalan dengan kecepatan tertentu. Kalian bisa saja berjalan lambat, cepat atau terkadang lambat terkadang cepat. Jika kalian berjalan semakin lama semakin cepat berarti kalian melakukan percepatan. Namun, jika kalian berjalan semakin lama semakin lambat berarti kalian melakukan perlambatan. Dari fenomena percepatan dan perlambatan tersebut, ada satu hal yang menghubungkan keduanya, yaitu adanya perubahan kecepatan. Jadi, perlambatan dan percepatan pada intinya adalah sama, yaitu menunjukkan perubahan kecepatan setiap waktu, sehingga dapat disimpulkan bahwa Percepatan acceleration adalah perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Percepatan merupakan besaran vektor, sehingga nilainya dapat berharga positif atau negatif. Percepatan yang berharga negatif disebut perlambatan. Sedangkan percepatan yang berharga positif disebut percepatan saja. Arah perlambatan berlawanan dengan arah percepatan. Alat untuk mengukur besar percepatan suatu benda yang bergerak disebut accelerometer. Macam-Macam Percepatan Kita telah tahu bahwa dalam kehidupan sehari-hari sangat sulit sekali menemukan benda yang bergerak dengan percepatan yang konstan. Suatu benda yang bergerak mempunyai percepatan yang berubah-ubah. Dengan demikian, kita tidak dapat menghitung percepatan secara tepat. Yang bisa kita hitung adalah percepatan rata-rata dan percepatan sesaat benda tersebut. 1. Percepatan Rata-Rata Percepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan v dengan selang waktu t yang digunakan selama perubahan kecepatan tersebut. 2. Percepatan Sesaat Percepatan sesaat adalah perubahan kecepatan dalam selang waktu yang sangat singkat mendekati nol. Rumus Percepatan Dalam artikel tentang kelajuan dan kecepatan, kedua besaran tersebut mempunyai dua jenis yaitu kelajuan atau kecepatan rata-rata dan sesaat dimana setiap besaran memiliki rumus yang berbeda. Begitupun dengan percepatan. Rumus untuk percepatan rata-rata dengan percepatan sesaat juga berbeda. 1. Rumus Percepatan Rata-Rata Berdasarkan definisi percepatan rata-rata di atas, maka secara matematis percepatan rata-rata dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut Jika suatu benda yang bergerak mengalami perubahan kecepatan dalam selang waktu t1, t2, dan t3 maka rumus percepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut 2. Rumus Percepatan Sesaat Untuk menghitung percepatan sesaat a gerak suatu benda diperlukan waktu yang sangat singkat, yaitu nilai t mendekati nol. Secara matematis, persamaan percepatan sesaat dapat ditulis sebagai berikut Grafik Percepatan Sama halnya dengan kelajuan dan kecepatan, pada besaran percepatan juga terdapat beberapa jenis grafik gerak suatu benda, yaitu sebagai berikut 1. Grafik hubungan jarak terhadap waktu grafik s-t 2. Grafik hubungan kecepatan terhadap waktu grafik v-t 3. Grafik hubungan percepatan terhadap waktu grafik a-t Contoh Soal Tentang Percepatan dan Pembahasannya Contoh Soal 1 Sebuah bus berhenti untuk menaikkan penumpang. Setelah penumpang naik, bus tersebut melanjutkan perjalanan ke utara. Setelah berjalan 20 sekon, kecepatan bus menjadi 36 km/jam. Berapakah besar percepatannya? penyelesaian v1 = 0 m/s bus berhenti v2 = 36 km/jam v2 = 36 1000/3600 m/s v2 = 10 m/s t1 = 0 s t2 = 20 s Ditanya = a a = v2 – v1/ t2 – t1 a = 10 – 0/20 – 0 a = 0,5 m/s2 jadi percepatan bus tersebut adalah 0,5 m/s2 Contoh Soal 2 Seoarang siswa mengendarai sepeda dengan kecepatan 7,2 km/jam. Pada suatu tanjakan, siswa tersebut mengurangi kecepatannya sebesar 0,5 m/s2 selama 2 sekon. Berapakah kecepatan akhir siswa tersebut? Penyelesaian v1 = 7,2 km/jam v1 = 7,2 m/s v1 = 2 m/s a = −0,5 m/s2 tanda negatif menunjukkan perlambatan t = 2 s Ditanya = v2 Dari persamaan percepatan berikut a = v2 – v1/t Kita mendapatkan persamaan v2 = v1 + at v2 = 2 + −0,5 × 2 v2 = 1 m/s v2 = 3,6 km/jam jadi, kecepatan akhirnya adalah 3,6 km/jam. Contoh Soal 3 Sebuah mobil balap bergerak dalam lintasan lurus dan dinyatakan dalam persamaan vt = 10 – 8t + 6t2, dengan t dalam sekon dan v dalam m/s. Tentukan percepatan mobil balap tersebut pada saat t = 3 s! Penyelesaian Persamaan kedudukan vt = 10 – 8t + 6t2 Untuk t = 3 → v3 = 10 – 83 + 632 = 40 m/s Ambil 3 selang waktu t yang berbeda, misalkan t1 = 0,1 s; t2 = 0,01 s; t3 = 0,001 s Untuk t = 0,1 s t2 = t1 + t t2 = 3 + 0,1 = 3,1 s v3,1 = 10 – 83,1 + 63,12 = 42,86 m/s arata-rata = v2 – v1/ t2 – t1 arata-rata = 42,86 – 40/ 3,1 – 3 arata-rata = 28,6 m/s2 Untuk t = 0,01 s t2 = t1 + t t2 = 3 + 0,01 = 3,01 s v3,01 = 10 – 83,01 + 63,012 = 40,2806 m/s arata-rata = v2 – v1/ t2 – t1 arata-rata = 40,2806 – 40/ 3,01 – 3 arata-rata = 28,06 m/s2 Untuk t = 0,001 s t2 = t1 + t t2 = 3 + 0,001 = 3,001 s v3,001 = 10 – 83,001 + 63,0012 = 40,028006 m/s arata-rata = v2 – v1/ t2 – t1 arata-rata = 40,028006 – 40/ 3,001 – 3 arata-rata = 28,006 m/s2 kemudian selang waktu dan percepatan rata-rata dimasukkan dalam tabel berikut ini. t s a m/s2 0,1 28,6 0,01 28,06 0,001 28,006 Berdasarkan tabel di atas, nampak bahwa untuk nilai t yang makin kecil mendekati nol, percepatan rata-rata makin mendekati nilai 28 m/s2. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa percepatan sesaat pada saat t = 3 s adalah 28 m/s2. Demikianlah artikel tentang definisi percepatan, jenis-jenis percepatan, rumus dan contoh soal tentang percepatan beserta penyelesaiannya. Semoga dapat bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.
Sebutkangambar mana yang tidak disukai beserta alasannya. Pilih gambar mana yang mudah untuk diselesaikan. Pilih gambar mana yang sulit untuk diselesaikan. Cara mengerjakan: Pada kotak yang berisi garis lengkung lebih baik gambarkan benda hidup dan garis lurus untuk benda mati. Selesaikan soal sesuai dengan instruksi penguji.
Pernahkah kalian mendorong sebuah benda yang berukuran cukup besar dan ternyata sulit bergerak? Misalnya seperti pada gambar ilustrasi di bawah. Apa yang menyebabkan benda tersebut sulit untuk digerakkan? Salah satu penyebab keadaan itu adalah gaya gesek. Untuk lebih memahami mengenai gaya gesek, silahkan kalian simak baik-baik penjelasan-penjelasan dalam artikel berikut ini. Pengertian Gaya Gesek Ketika kita mencoba untuk menggerakkan sebuah benda berukuran besar ex. Lemari yang diam pada suatu bidang pada umumnya ada gaya yang menghambat benda tersebut untuk bergerak sehingga jika kita memberikan gaya yang kecil maka akan terasa sulit untuk menggerakkan benda tersebut. Gaya semacam ini disebut gaya gesek atau orang-orang sering menyebutnya dengan gesekan. Gesekan mungkin bukan istilah baru bagi kalian. Gesekan terjadi jika ada dua benda yang bersinggungan satu sama lain. Gesekan atau gaya gesek merupakan suatu gaya yang terjadi akibat dua permukaan benda bersinggungan. Jika pada sebuah benda bekerja gaya tertentu sehingga benda bergerak, maka arah gaya gesek berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek disimbolkan dengan huruf f friction. Dengan demikian dapat kita simpulkan definisi gaya gesek sebagai berikut. Gaya gesek friction force adalah gaya yang bekerja antara dua permukaan benda yang saling bersentuhan atau bersinggungan. Arah gaya gesek berlawanan arah dengan kecenderungan arah gerak benda. Gaya gesek disimbolkan dengan huruf f dan satuannya adalah Newton. Gambar Gaya Gesek Gaya gesek bekerja pada garis singgung kedua benda. Misalkan, sebuah benda yang terletak pada sautu bidang datar horizontal dikenai gaya sebesar F. Diagram gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut dapat kalian lihat pada gambar di bawah ini. Berdasarkan gambar di atas, arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gaya luar yang bekerja pada benda dan arah gerak benda. Untuk benda padat yang bergerak di atas benda padat, besar kecilnya gaya gesek sangat bergantung pada kasar atau licinnya permukaan benda yang bersentuhan, semakin kasar permukaan maka semakin besar gaya geseknya. Sebaliknya, semakin licin permukaan, semakin kecil gaya geseknya. Selain itu, gaya gesek juga dapat terjadi pada suatu benda yang bergerak di udara. Untuk benda yang melayang di udara, besar kecilnya gaya gesek bergantung pada luas permukaan benda yang bersentuhan dengan udara. Semakin besar luas bidang sentuh, makin besar gaya gesek udara pada benda tersebut. Begitupun sebaliknya, semakin kecil luas bidang sentuh semakin kecil gaya geseknya. Konsep ini digunakan pada penggunaan parasut untuk para penerjun bebas. Sifat-Sifat Gaya Gesek Gaya gesek atau friction force memiliki beberapa sifat atau karakteristik yang membedakannya dengan jenis gaya-gaya lain. Berikut ini adalah sifat-sifat gaya gesek secara umum yang sudah penulis rangkum. •Arah gaya gesek selalu berlawanan dengan arah gaya luar yang bekerja pada benda sehingga gaya gesek bersifat menghambat gerak benda. Misalnya, apabila gaya luar ke kiri, arah gaya gesek ke kanan. Sebaliknya, jika gaya luar ke kanan, arah gaya gesek ke kiri. •Arah gaya gesek selalu berlawanan arah dengan arah gerak benda. Jika benda bergerak ke kanan, maka arah gaya gesek ke kiri. Jika benda bergerak ke bawah, arah gaya gesek ke atas begitupun seterusnya. •Untuk benda padat yang bergerak di atas benda padat, besarnya gaya gesek dipengaruhi oleh tingkat kekasaran permukaan benda yang bersinggungan. Semakin kasar permukaan benda, semakin besar gaya gesek dan sebaliknya. •Untuk benda yang bergerak di udara ex. gerak jatuh bebas, besarnya gaya gesek yang dialami benda dipengaruhi oleh luas bidang sentuh benda. Semakin luas permukaan sentuh, semakin besar gaya geseknya begitupun sebaliknya. Macam-Macam Gaya Gesek dan Rumusnya Menurut seorang matematikawan dan fisikawan Swiss bernama Leonhard Euler, berdasarkan keadaan benda yang dikenainya, gaya gesek dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Kedua jenis gaya gesek tersebut memiliki karakteristik dan rumus yang berbeda. Untuk memahami keduanya, perhatikan penjelasan berikut ini. 1 Gaya Gesek Statis Menurut Hukum I Newton, pada benda yang diam, resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol. Berdasarkan hukum ini, ketika kalian mendorong sebuah benda yang terletak di atas lantai tetapi benda tersebut masih diam, tentunya ada gaya lain yang melawan gaya dorong kalian berikan. Gaya tersebut adalah gaya gesek antara permukaan bawah benda dengan lantai. Gaya gesek ini bekerja pada benda yang diam, sehingga disebut gaya gesek statis fs. Jadi gaya gesek statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang diam. Di atas sudah dijelaskan bahwa besarnya gaya gesek bergantung pada kekasaran permukaan benda dan bidang yang bersentuhan. Tingkat kekasaran ini dinyatakan dengan koefisien gesekan. Untuk benda diam, koefisien gesekan disebut koefisien gesek statis, disimbolkan μs. Selain tingkat kekasaran permukaan benda, besarnya gaya gesek juga dipengaruhi oleh besar gaya normal N yang diberikan bidang pada benda. Secara matematis, rumus gaya gesek statis adalah sebagai berikut. Keterangan fs maks = Gaya gesek statis maksimum N μs = Koefisien gaya gesek statis N = Gaya normal N 2 Gaya Gesek Kinetis Ketika kalian menendang bola di atas tanah, bola akan menggelinding dengan kecepatan tertentu. Tetapi, semakin lama kecepatan bola semakin berkurang dan akhirnya berhenti. Bola dapat bergerak diakibatkan gaya dari tendangan. Namun, saat sedang bergerak, ada gaya yang menghambat gerak bola dan mengurangi kecepatannya. Gaya yang menyebabkan kecepatan bola semakin berkurang disebut gaya gesek kinetis. Jadi gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda yang bergerak. Sama seperti gaya gesek statik, besar gaya gesek kinetik juga bergantung pada gaya normal serta tingkat kekasaran permukaan benda dan bidang yang bersinggungan koefisien gesekan. Koefisien gesekan pada benda yang bergerak disebut koefisien gesekan kinetis yang disimbolkan dengan μk. Secara matematis, rumus gaya gesek kinetis adalah sebagai berikut. Keterangan fk = Gaya gesek kinetis N μk = Koefisien gesekan kinetik N = Gaya normal N Nilai koefisien gesekan baik koefisien gesek statis maupun kinetis tidak pernah lebih dari 1. Selain itu, besar koefisien gesek statis umumnya selalu lebih besar daripada koefisien gesek kinetis μs > μk. Berikut ini adalah tabel perbedaan nilai koefisien gesek statis dan kinetis dari berbagai bidang yang Koefisien Gesekan Permukaan Beberapa Benda Permukaan μs μk Persendian lengan manusia 0,01 0,01 Es pada es 0,10 0,03 Logam pada logam yang sudah dilumasi 0,15 0,07 Kayu pada kayu 0,40 0,20 Seng pada besi tuan 0,85 0,21 Baja pada baja 0,74 0,57 Karet pada beton kering 1,00 0,80 Sumber Sears & Zemansky, hal. 37 Selain perbedaan nilai koefisien gesekannya, gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis juga memiliki perbedaan lain. Berikut ini adalah tabel perbedaan karakteristik gaya gesek statis dan Perbedaan Gaya Gesek Statis dan Gaya Gesek Kinetis Gaya Gesek Statis Gaya Gesek Kinetis fs = μs N fk = μk N • Bekerja pada benda yang diam • Bekerja pada benda yang bergerak • Nilainya selalu berubah bergantung pada gaya F yang bekerja pada suatu benda. • Nilainya selalu tetap tidak bergantung pada kecepatan dan percepatan benda baik GLB maupun GLBB. • Nilai maksimum dicapai ketika benda tepat akan bergerak. • Tidak ada nilai maksimum. Gaya Gesek dan Gerak Benda Jika pada benda yang diam di atas bidang dengan tingkat kekasaran tertentu selalu bekerja gaya gesek dalam hal ini gaya gesek statis, bagaimana syarat gaya F minimum yang harus kita berikan agar dapat menggerakkan benda tersebut? untuk menjawab pertanyaan tersebut, perhatikan grafik hubungan antara gaya luar ex. gaya tarik F dengan gaya gesek fg berikut ini. Grafik di atas memperlihatkan bahwa saat benda belum diberi gaya atau F = 0, gaya gesekan belum bekerja atau fg = 0 di titik A. Ketika besar gaya F dinaikkan secara perlahan, benda tetap diam hingga dicapai keadaan di mana benda tepat akan bergerak di titik B. Pada keadaan ini, gaya gesekan yang bekerja adalah gaya gesek statis maksimum dimana besarnya selalu sama dengan gaya tarik fg = fs maks = F. Selanjutnya, ketika gaya tarif F yang diberikan lebih besar daripada gaya gesek statis maksimum, F > fs maks di titik C – D maka benda akan bergerak. Pada keadaan bergerak ini, gaya gesekan yang bekerja adalah gaya gesek kinetik fg = fk. Dengan demikian dapat kita simpulkan beberapa hal mengenai gaya F, gaya gesek dan gerak benda sebagai berikut. Karakteristik Gaya F Keadaan Benda • Jika F fs maka fg = fk • Benda bergerak → Jika F = fk maka benda mengalami GLB dan berlaku Hukum I Newton F = 0 → Jika F > fk maka benda mengalami GLBB dan berlaku Hukum II Newton F – fk = ma Contoh Soal Gaya Gesek dan Pembahasan Sebuah balok 10 kg diam di atas lantai datar. Koefisien gesekan statis μs = 0,4 dan koefisien gesekan kinetis μk = 0,3. Tentukanlah gaya gesekan yang bekerja pada balok jika balok tersebut ditarik dengan gaya F sebesar 40 N membentuk sudut 60o terhadap arah mendatar! Jawab Gaya-gaya yang bekerja pada benda diperlihatkan pada gambar di atas. Karena pada sumbu vertikal tidak ada gerak, maka berlaku FY = 0 Gaya normal N + F sin 60o – w = 0 N = w – F sin 60o N = mg – F sin 60o N = 10 kg10 m/s2 – 40 N ½ √3 N = 100 N – 20√3 N N = 65,36 N Gaya gesek statis fs = μs N fs = 0,465,36 N fs = 26,14 N Gaya tarik arah horizontal F = F cos 60o F = 40 N½ F = 20 N Karena F < fs maka benda masih dalam keadaan diam. Oleh karena itu gaya gesek yang bekerja adalah gaya gesek statis sebesar fs = 26,14 N. Keuntungan dan Kerugian Gaya Gesek Gaya gesek dapat dijumpai dalam kegiatan sehari-hari. Berjalan, menulis, bermain bola dan berbagai aktivitas lain yang kita lakukan tidak terlepas dari gaya gesek. Gaya gesek dapat bersifat menguntungkan dan juga dapat merugika. Gaya gesek apakah yang dapat menguntungkan dan merugikan? Berikut ini adalah tabel contoh gaya gesek dalam kehidupan sehari-hari yang bersifat menguntungkan dan merugikan. Tabel Contoh Gaya Gesek yang Menguntungkan dan Merugikan Gaya Gesek yang Menguntungkan Gaya Gesek yang Merugikan • Gesekan kaki dengan jalan menyebabkan kita dapat berjalan. Kita lebih mudah berjalan di tanah dengan gaya gesek yang besar dari pada berjalan di jalan yang licin dengan gaya gesek kecil • Gesekan antara ban dengan aspal mengakibatkan ban menjadi aus. Ban aus ini dapat menyebabkan kendaraan tergelincir • Ban kendaraan sepeda, sepeda motor, mobil, dsb. dibuat beralur untuk memperbesar gaya gesek ban dengan jalan. Jika ban kendaraan halus, kemungkinan kecelakaan akan lebih mudah terjadi • Gesekan antara bagian-bagian mesin kendaraan mengakibatkan mesin menjadi aus. Untuk mengurangi gesekan pada mesin, kita dapat menggunakan oli pelumas • Gesekan udara dimanfaatkan oleh penerjun payung. Dengan menggunakan parasut, penerjun dapat sampai di bumi dengan selamat • Gesekan antar gear dengan rantai kendaraan dapat menimbulkan bunyi yang mengganggu jika rantai dalam keadaan kering. Untuk itu rantai harus diberi oli secara berkala • Gaya gesek juga dimanfaatkan pada sistem pengereman kendaraan • Gesekan kendaraan yang bergerak dengan udara dapat memperlambat kelajuannya • Dalam balap mobil, badan mobil balap dibuat aerodinamis. Dengan badan mobil yang aerodinamis, gesekan dengan udara menjadi sangat kecil sehingga mobil dapat melaju dengan kecepatan penuh. Bentuk aerodinamis ini juga digunakan pada kereta api supercepat yang dapat melaju dengan kecepatan 261,8 km/jam. Selain itu, pesawat juga menggunakan bentuk aerodinamis. Pesawat Concorde bahkan dapat terbang dengan kecepatan km/jam • Gesekan dapat menimbulkan luka lecet pada badan kita, misalnya saat kita terjatuh kemudian kaki kita bergesekan dengan jalan aspal maka kaki kita akan tergores dan menimbulkan luka Demikianlah artikel tentang pengertian, gambar, sifat, rumus, macam-macam gaya gesek statis dan kinetis, contoh soal, jawabannya serta keuntungan dan kerugiannya. Semoga dapat bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan sampai jumpa di artikel berikutnya.
V6Lv. gambar benda yang sulit bergerak
