Physics 106P: Lecture 1 Notes

KINEMATIKA 1D DAN 2D

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Mempelajari gerak benda (mekanika)Mekanika : Kinematika (bagaimana benda bergerak)Dinamika (mengapa benda berberak, konsep gaya)Kinematika 1DGerak translasiGerak jatuh bebasKinematika 2DGerak peluruKINEMATIKAPhysics 111: Lecture 1, Pg #1Page #KINEMATIKA 1D

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #KINEMATIKA 1DBenda yang bergerak, berarti posisi benda berubah, misal dari posisi x1 menjadi posisi x2. Posisi x1 disebut titik awal (referensi) dan posisi x2 disebut titik akhir.Perubahan posisi (perpindahan) menjadi : Dx = x2 x1

Jika sekarang benda bergerak sebaliknya, maka posisi x2 menjadi titik awal dan x1 menjadi titik akhir, sehingga Dx menjadi negatif.Sehingga jarak sekarang memiliki nilai dan arah (vektor)Physics 111: Lecture 1, Pg #2Page #Contoh : Mobil yang bergerak

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Ketika mobil (benda) bergerak dari satu posisi ke posisi lain, maka ia membutuhkan waktu (waktu tempuh), Dt.

Maka mobil bergerak dengan laju (speed) rata-rata :

Laju adalah skalar

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Mobil bergerak dengan kecepatan (velocity) rata-rata : Kecepatan rata-rata = perpindahan/waktu = (posisi akhir posisi awal)/waktu

Dalam kehidupan sehari-hari, laju dan kecepatan sering tertukar. Namun dalam fisika laju dan kecepatan berbeda.Contoh : Ketika anda berangkat kuliah dan kembali pulang ke rumah. Perpindahan adalah nol, sehingga kecepatan rata-rata menjadi nol. Namun seberapa cepat anda berangkat kuliah dan pulang, maka digunakan konsep laju rata-rata (laju rata-rata tidak nol).Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Jika anda mengendarai mobil sejauh 60 km ditempuh dalam waktu 1 jam, maka kecepatan rata-rata adalah 60 km/jam.Namun kecepatan mobil anda tidak selamanya konstan, sehingga akan digunakan konsep kecepatan spontan/sesaat.Kecepatan spontan yaitu kecepatan rata-rata pada waktu yang sangat pendek.Kecepatan spontan

Kec.waktuKec.waktukec. rata-rataPhysics 111: Lecture 1, Pg #Page #Percepatan dan perlambatanJika kecepatan bergerak suatu benda berubah sepanjang waktu, maka benda tersebut dikatakan dipercepat/diperlambat.Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan dibagi dengan waktu yang dibutuhkan untuk membuat perubahan tsb.

Percepatan spontan :

Perlambatan : jika kecepatan benda menjadi lebih kecil, sehingga a bernilai negatif.Percepatan adalah besaran vektor.

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #More 1-D kinematicsWe saw that v = dx / dt In calculus language we would write dx = v dt, which we can integrate to obtain:

Graphically, this is adding up lots of small rectangles:v(t)t++...+= displacementPhysics 111: Lecture 1, Pg #Page #Gerak dengan percepatan konstan (GLB)Dalam banyak kasus, percepatan bisa konstan atau mendekati konstan, sehingga geraknnya mengikuti garis lurus. Karena itu percepatan rata-rata dan percepatan spontan akan sama.Jika didefinisikan waktu awal dari suatu benda yang bergerak adalah 0 (nol) : t0 = t1 = 0, dan posisi awal adalah x1 = x0 = 0 dengan kecepatan awal v0 = v1, serta waktu yang ditempuh adalah t. Maka pada waktu tempuh t, posisi dan kecepatannya menjadi x dan v, sehingga kecepatan rata-rata :

Percepatan, yang diasumsikan konstan sepanjang t :

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #

Untuk menentukan kecepatan suatu benda yang bergerak dengan percepatan konstan :

Bagaimana dengan jarak tempuh?

x0 = posisi pada t = 0Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #

xavtttPhysics 111: Lecture 1, Pg #Page #Persamaan lain Persamaan lain untuk menghitung kecepatan jika waktu tempu tidak diketahui adalah :

Physics 111: Lecture 1, Pg #9Page #Contoh soalSebuah mobil bergerak dengan kecepatan 60 km/jam. Pada saat t = 0, mobil direm dengan percepatan 10 m/s2. Berapakah lama waktu yang diperlukan agar mobil berhenti dan jarak yang ditempuh sebelum berhenti?x = 0, t = 0avo

x = xf , t = tfv = 0Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Solusi Kecepatan :v = v0 + at (a negatif ; perlambatan)Mobil berhenti, maka v = 0, maka waktu yang diperlukan untuk berhenti :

Jarak yang ditempuh mobil sebelum berhenti :

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Gerak Jatuh BebasAristotle (384 322 BC) mengatakan bahwa benda yang lebih berat akan jatuh lebih cepat dibanding dengan benda yang lebih ringan.Pertanyaan : Jika sebuah bola dan kertas dengan berat yang sama dijatuhkan pada ketinggian yang sama, mana yang akan lebih cepat menyentuh tanah ?

Galileo Galilei (1564 1642), banyak melakukan eksperimen tentah gerak jatuh bebas. Ia mengklaim bahwa semua benda (ringan atau berat) jika dijatuhkan di sembarang tempat di bumi akan jatuh dengan percepatan yang sama, jika tidak ada hambatan udara.

Percepatan tersebut diakibatkan oleh percepatan gravitasi bumi g = 9,8 m/s2.Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Persamaan geraknya ?Sama dengan persamaan gerak dengan percepatan konstan (a), hanya posisi x diganti dengan y dan a diganti dengan g.

Pemilihan y positif dapat ke bawah atau ke atas, namun kita harus konsisten.Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Kasus (PR)Seseorang melemparkan bola terak lurus ke atas (udara) dengan kecepatan awal 15 m/s. Berapakah :Tinggi maksimum yang bisa dicapaiBerapa lama bola di udara sebelum kembali ke tangan orang tersebut.

h, t ??Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #KINEMATIKA 2D

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Kinematika 2D (Gerak Peluru)Mempelajari gerak benda dalam 2D (bidang) atau gerak melengkung.Melibatkan vektor, karena nilai kecepatan bergantung pada arah.Merupakan gabungan antara GLB dan gerak jatuh bebas

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Untuk mempelajari gerakan melengkung akan lebih mudah diasumsikan : Percepatan gerak jatuh bebas konstan sepanjang gerakan.Efek hambatan udara diabaikanDengan kedua asumsi tadi, maka gerak diatas adalah gerak peluru dengan lintasan berbentuk parabola.

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Bagaimana bentuk persamaan geraknya ?Benda bergerak dengan percepatan ay = -g (gerak jatuh bebas ; y positif jika gerak keatas) dan ax = 0 (tidak ada percepatan horisontal).Pada titik awal (t = 0), posisi x0 = y0 = 0, kecepatan adalah v0 v0vx0vy0q

Arah horisontal (x) :

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Arah vertikal (y) :

Dari arah gerak horizontal (x) :

Substitusi t ke dalam y, maka diperoleh :

y = ax +bx2 (pers. Parabola)Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Kecepatan gerak

Kecepatan memiliki dua komponen :

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Berapakah titik tertinggi yang bisa dicapai ??v0vx0vy0qhvxAvyA=0

Titik tertinggi : y = yA = h

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Berapakah titik terjauh yang bisa dicapai ??

Semakin besar nilai q, maka ketinggian yang dicapai semakin besar, namun titik terjauh semakin kecil.Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Ringkasan persamaan gerakGerak lurus dengan percepatan konstan Komponen horisontal Komponen vertikal

Gerak peluru Komponen horisontal Komponen vertikal

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Contoh soal (PR?)

Seorang pemain ski meloncat dengan kecepatan awal 25 m/s. Lintasan ski berbentuk bidang miring yang membentuk sudut 350 terhadap titik awal loncatan. Pada jarak berapakah pemain ski tsb akan mendarat dari titik loncat?Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Kecepatan RelatifKecepatan suatu benda bergerak tidak absolut, bergantung pada si pengamat.Contoh : Dua orang (A dan B) yang berjalan pada eskalator. Kedua orang eskalator berjalan dengan kecepatan yang sama. Ada satu orang lagi (C) sebagai pengamat yang diam.

ABC A : B bergerak dengan kecepatan normal C : B lebih cepat dari AA dan C benar, karena itu kecepatan bersifat relatifPhysics 111: Lecture 1, Pg #Page #Contoh lain

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #Bagaimana menghitung kecepatan relatif ?Jika dua buah benda bergerak segaris (searah atau berlawanan), maka kecepatan relatif hanya tinggal mengurangi atau menjumlahkan.Contoh : sebuah mobil A dengan kecepatan 90 km/jam mendahului mobil B yang bergerak dengan kecepatan 60 km/jam, maka mobil A memiliki kecepatan relatif terhadap mobil B sebesar 30 km/jam.Sama dengan no. 1, namun kedua mobil bergerak berlawanan arah, maka mobil A memiliki kecepatan relatif terhadap mobil B sebesar 150 km/jam.Kecepatan relatif ditulis memberikan indeks.

kecepatan A relatif terhadap B

kecepatan B relatif terhadap APhysics 111: Lecture 1, Pg #Page #Kasus (PR)Sebuah perahu bergerak ke utara (N) menyeberangi sungai dengan kecepatan 10 km/jam relatif terhadap air. Air bergerak ke arah timur dengan kecepatan 5 km/jam relatif terhadap bumi. Berapakah kecepatan relatif perahu terhadap pengamat yang berdiri di pelabuhan ?

Physics 111: Lecture 1, Pg #Page #