Hai Quipperian, saat belajar Kinematika Gerak Lurus, pasti kamu akan bertemu istilah kecepatan. Mengingat, kecepatan merupakan besaran paling penting saat suatu benda bergerak, selain jarak dan waktu. Misalnya, saat ada balapan. Si A memacu motornya dengan kecepatan 80 km/jam dan Si B memacu motornya dengan kecepatan 60 km/jam, kira-kira siapakah yang akan sampai garis finish terlebih dahulu? Jika bentuk lintasannya lurus dan keduanya bisa mempertahankan kecepatan itu, tentu si A akan menang. Itulah salah satu manfaat kecepatan. Lalu, bagaimana rumus kecepatan itu? Yuk, simak selengkapnya!
Pengertian Kecepatan
Kecepatan adalah perpindahan yang dilakukan tiap satuan waktu. Artinya, kecepatan menunjukkan seberapa cepat suatu benda berpindah tempat pada selang waktu tertentu beserta arahnya. Kecepatan termasuk besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki nilai dan arah. Oleh sebab itu, berlaku perjanjian tanda untuk arah kecepatan yang saling berlawanan. Contoh, sebuah mobil box bergerak ke utara dengan kecepatan 40 km/jam dan mobil minibus bergerak ke selatan dengan kecepatan -50 km/jam.
Baca Juga: Memahami Besaran Vektor Beserta Ciri-cirinya
Rumus Kecepatan
Secara harfiah, kecepatan merupakan perpindahan benda tiap selang waktu tertentu. Berdasarkan selang waktunya, rumus kecepatan dibagi menjadi dua yaitu sebagai berikut.
Kecepatan Rata-Rata
Pada dasarnya, nilai kecepatan yang biasa kamu ketahui seperti 40 km/jam, 2 m/s, atau lainnya merupakan nilai kecepatan rata-rata. Mengapa kecepatan rata-rata? Karena sulit bagi seseorang untuk bisa mengondisikan kecepatan kendaraannya agar selalu tetap. Saat berkendara, pasti akan ada perlambatan maupun percepatan. Kecepatan rata-rata adalah adalah besarnya perpindahan suatu benda pada selang waktu tertentu. Ingat ya, perpindahan ditinjau dari posisi awal dan akhir benda. Bukan total jarak tempuh benda.
Secara matematis, rumus kecepatan rata-rata adalah sebagai berikut.
Dengan:
v = kecepatan rata-rata (m/s);
s2 = posisi akhir benda (m);
s1 = posisi awal benda (m);
t2 = waktu saat berada di posisi akhir benda (s); dan
t1 = waktu saat berada di posisi awal benda (s).
Kecepatan Sesaat
Pada dasarnya, kecepatan sesaat hampir sama dengan kecepatan rata-rata. Hanya saja, kecepatan sesaat terjadi dalam selang waktu yang sangat singkat atau bisa dikatakan limit waktunya mendekati nol. Secara matematis, rumus kecepatan sesaat adalah sebagai berikut.
Dengan:
v sesaat = kecepatan sesaat (m/s);
∆s = perpindahan (m); dan
∆t = selang waktu yang sangat singkat atau mendekati nol.
Soal-soal yang berkaitan dengan kecepatan sesaat ini, biasanya dinyatakan dalam bentuk fungsi kecepatan terhadap waktu. Dari fungsi tersebut, kamu diminta untuk menentukan kecepatan benda saat t = x sekon.
Kecepatan pada GLBB
Saat mempelajari GLBB, kamu akan bertemu rumus kecepatan awal dan kecepatan akhir. Kecepatan awal dan akhir itu berkaitan dengan percepatan, baik percepatan positif maupun negatif (perlambatan). Kecepatan pada GLBB dibagi menjadi dua, yaitu sebagai berikut.
Rumus Kecepatan Sebagai Fungsi Waktu
Rumus kecepatan sebagai fungsi waktu pada GLBB dinyatakan sebagai berikut.
Dengan:
vt = kecepatan akhir (m/s);
v0 = kecepatan awal (m/s);
a = percepatan (m/s2); dan
t = waktu (s).
Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut.
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika percepatan mobil 1,5 m/s2, tentukan kecepatan mobil saat t = 12 s!
Pembahasan:
Diketahui:
v0 = 20 m/s
a = 1,5 m/s2
t = 12 s
Ditanya: vt =…?
Jawab:
Untuk menentukan kecepatan akhir mobil saat t = 2 s, gunakan persamaan berikut.
Jadi, kecepatan mobil saat t = 12 s adalah 30 m/s.
Rumus Kecepatan Sebagai Fungsi Posisi
Selain dalam fungsi waktu, kecepatan juga bisa ditulis dalam fungsi posisi. Adapun rumus kecepatan sebagai fungsi posisi adalah sebagai berikut.
Dengan:
vt = kecepatan akhir (m/s);
v0 = kecepatan awal (m/s);
a = percepatan (m/s2); dan
s = jarak (s).
Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh berikut.
Sebuah pengendara motor memacu motornya dengan kecepatan awal 5 m/s. Lalu, ia berhenti setelah menempuh jarak 600 m. Berapakah percepatan pengendara motor tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
v0 = 5 m/s
vt = 0 (berhenti)
s = 600 m
Ditanya: a =…?
Jawab:
Untuk mencari a, gunakan persamaan berikut.
Jadi, percepatan pengendara motor tersebut adalah -0,021 m/s2.
Perbedaan Kecepatan dan Kelajuan
Siapa bilang kecepatan itu sama dengan kelajuan? Meskipun sama-sama bersatuan m/s, namun keduanya termasuk besaran yang berbeda. Kecepatan merupakan besaran vektor, sehingga memiliki nilai dan arah. Sementara kelajuan merupakan besaran skalar, sehingga tidak melibatkan arah. Rumus kecepatan juga berbeda dengan kelajuan. Jika kecepatan mengacu pada perpindahan pada selang waktu tertentu, maka kelajuan mengacu pada jarak total yang ditempuh benda dengan total waktu tempuh tertentu.
Sampai sini, apakah Quipperian sudah paham rumus kecepatan itu?
Contoh Soal
Untuk mengasah kemampuanmu, yuk simak contoh soal berikut ini.
Contoh Soal 1
Seekor kelomang berjalan di pantai dan membentuk lintasan seperti berikut.
Waktu yang dibutuhkan kelomang mulai awal jalan hingga berhenti adalah 2,5 menit. Berapakah kecepatan rata-rata kelomang?
Pembahasan:
Diketahui:
∆t = 2,5 menit = 150 s
Ditanya: vrata-rata =…?
Jawab:
Untuk mencari kecepatan rata-rata, kamu harus menentukan dahulu perpindahan kelomang. Ingat, perpindahan berbeda dengan jarak tempuh. Perpindahan hanya ditinjau dari posisi awal dan akhir. Dengan demikian,
Perpindahan bisa kamu tentukan dengan teorema Pythagoras seperti berikut.
Oleh karena perpindahannya 5 m, maka kecepatan rata-ratanya adalah sebagai berikut.
Jadi, kecepatan rata-rata kelomangnya adalah 0,033 m/s.
Contoh Soal 2
Gerak suatu benda mengikuti fungsi berikut ini.
dengan s dalam m dan t dalam s
Tentukan kecepatan benda saat t = 3 s!
Pembahasan:
Untuk menentukan kecepatan benda, kamu harus tahu dulu fungsi kecepatan terhadap waktunya. Fungsi tersebut merupakan turunan pertama fungsi posisi. Dengan demikian:
Selanjutnya, substitusikan nilai t = 3 s pada fungsi kecepatan di atas.
Jadi, kecepatan benda saat t = 3 s adalah 59 m/s.
Contoh Soal 3
Suatu benda bergerak ke kanan sejauh 6 m. Lalu, benda tersebut bergerak ke kiri menuju ke tempat semula sejauh 10 m dan berhenti. Waktu yang diperlukan benda dari titik semula hingga berhenti adalah 2 s. Tentukan kecepatan rata-rata benda tersebut!
Pembahasan:
Diketahui:
s1 = 6 m ke kanan
s2 = 10 m ke kiri
∆t = 2 s
Ditanya: vrata-rata =…?
Jawab:
Jika digambarkan, posisi bendanya adalah sebagai berikut.
Jadi, kecepatan rata-rata benda adalah 2 m/s.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, yuk buruan gabung Quipper Video. Salam Quipper!