kelajuan rata-rata & kecepatan rata-rata (fisika XI)

1. Kelajuan Rata-ratadan Kecepatan Rata-rata

1a) Kelajuan Rata-rata

Istilah “kelajuan” atau “laju” menyatakan seberapa jauh sebuah benda bergerak dalam selang waktu tertentu. Jika sebuah sepeda motor menempuh jarak 180 km dalam waktu 3 jam, dapat kita katakan bahwa laju rata-ratanya adalah 60 km/jam. Umumnya, laju rata-rata sebuah benda didefinisikan sebagai jarak total yang ditempuh sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut.

1b) Kecepatan Rata-rata

Untuk membahas gerak satu dimensi sebuah benda pada umumnya, misalnya pada saat t1 mobil berada pada sumbu x di titik x1 pada sistem koordinat, dan beberapa waktu kemudian pada waktu t2 mobil berada pada titik x2. Waktu yang diperlukan adalah Δt = t2 - t1, dan selama selang waktu ini perpindahan benda itu adalah Δx = x2 - x1. Dengan demikian, kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan dibagi waktu yang diperlukan, dapat dirumuskan:

Pada persamaan tersebut, bila x2 lebih kecil dari x1, benda bergerak ke kiri, berarti Δx lebih kecil dari nol (bilangan negatif ). Tanda perpindahan dan juga tanda kecepatan, menunjukkan arah kecepatan rata-rata positif untuk benda yang bergerak ke kanan sepanjang sumbu x dan negatif jika benda tersebut bergerak ke kiri. Arah kecepatan selalu sama dengan arah perpindahan.

1c) Perbedaan antara Kelajuan dan Kecepatan

Dalam Fisika, laju dan kecepatan adalah dua hal yang berbeda. Laju adalah sebuah bilangan positif dengan satuan m/s, yang menyatakan perbandingan jarak yang ditempuh oleh benda terhadap waktu yang dibutuhkannya. Kecepatan digunakan untuk menyatakan baik besar (nilai numerik) mengenai seberapa cepat sebuah benda bergerak maupun arah geraknya. Dengan demikian, kecepatan merupakan besaran vektor. Perbedaan kedua antara laju dan kecepatan, yaitu kecepatan rata-rata didefinisikan dalam hubungannya dengan perpindahan, dan bukan dalam jarak total yang ditempuh.

Laju rata-rata dan kecepatan rata-rata sering memiliki besar yang sama, tetapi kadang-kadang tidak. Sebagai contoh, jika seseorang berjalan 50 m ke Timur, kemudian 30 m ke Barat. Jarak total yang ditempuh adalah 50 m + 30 m = 80 m, tetapi besar perpindahan adalah 20 m. Misalkan perjalanan ini memerlukan waktu 50 s, maka:

2. Kecepatan Sesaat

Jika seseorang mengendarai sepeda mobil sepanjang jalan yang lurus sejauh 120 km dalam waktu 2 jam, besar kecepatan rata-rata mobil tersebut adalah 60 km/jam. Walaupun demikian, tidak mungkin orang tersebut mengendarai mobil tepat 60 km/jam setiap saat. Kecepatan sesaat merupakan kecepatan benda pada saat tertentu. Kecepatan inilah yang ditunjukkan pada spidometer. Kecepatan sesaat didefinisikan sebagai kecepatan rata-rata pada limit Δt yang menjadi sangat kecil, mendekati nol. Kecepatan sesaat (v) untuk satu dimensi dapat dituliskan sebagai berikut:

Notasi berarti rasio akan dievaluasi dengan limit Δt mendekati nol. Kita tidak hanya menentukan Δt = 0 dalam definisi ini, jika demikian Δt juga akan menjadi nol, dan kita akan memperoleh angka yang tidak terdefinisi. Tetapi, kita memandang rasio sebagai satu kesatuan. Sementara kita menentukan Δt mendekati nol, Δx juga mendekati nol. Rasio mendekati suatu nilai tertentu, yang merupakan kecepatan sesaat pada waktu kapan pun.