Apa yang Dimaksud dengan Kelajuan – Fisika memang menyimpan banyak sekali materi yang bisa anda pelajari. Salah satu materi fisika yang akan anda pelajari di kelas 10 SMA adalah materi kelajuan. Sebenarnya apa yang dimaksud dengan kelajuan? Simak penjelasan lengkapnya berikut ini. Check this out!
Apa yang dimaksud dengan kelajuan?
Kelajuan atau laju merupakan cepat atau lambatnya perubahan jarak dibandingkan dengan waktu. Kelajuan masuk dalam salah satu jenis besaran skalar yang hanya mempunyai besar saja, tanpa memperhitungkan arah datangnya benda.
Sebagai catatan penting, besar dari kelajuan selalu memiliki nilai positif pada setiap arah yang mereka hasilkan. Alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan adalah speedometer.
Pembahasan kelajuan kerap kali disandingkan dengan pembahasan kecepatan dan percepatan. Padahal ketiganya adalah hal yang berbeda loh. Berikut pengertian kecepatan dan percepatan agar anda bisa membedakannya dengan kelajuan.
Kecepatan yang ada dalam ilmu fisika didefinisikan sebagai cepat atau lambatnya perubahan kedudukan dari suatu benda terhadap waktu. Berbeda dengan kelajuan, kecepatan memiliki besar dan arah dalam besaran vektornya. Alat yang biasa digunakan untuk mengukur kecepatan disebut dengan velocitimeter.
Selanjutnya adalah percepatan. Percepatan merupakan laju perubahan kecepatan dalam setiap satuan waktu. Sama seperti kecepatan, percepatan memiliki besar dan arah. Percepatan dapat memiliki nilai positif jika suatu benda bergerak semakin cepat dan nilai negatif jika suatu benda bergerak semakin lambat.
Bagaimana? Sudahkah anda paham apa yang dimaksud dengan kelajuan dan perbedaannya dengan kecepatan dan percepatan?
Rumus Kelajuan
1. Kelajuan Rata-Rata
Kelajuan rata-rata dihitung dengan cara membagi jarak total benda dengan waktu total benda bergerak. Dalam rumus, kelajuan rata-rata akan disimbolkan dengan huruf v (V kecil).
Vrata-rata = ∆x/∆t atau v = (x2-x1)/(t2-t1)
penjelasan:
- v adalah kelajuan rata-rata
- ∆x adalah jarak total benda
- ∆t adalah waktu total benda
2. Kelajuan Sesaat
Kelajuan sesaat merupakan nilai dari kecepatan rata-rata dengan rentang waktu yang sangat sedikit (∆t → 0) dan besarannya sama dengan kecepatan sesaat. Rumusnya adalah sebagai berikut:
vsesaat = lim[∆t→0] ∆x/∆t
Penjelasan:
- ∆x adalah posisi atau jarak benda
- ∆t adalah waktu
Seperti rumus fisika tentang limit lainnya, hasil limit seperti persamaan tersebut bernilai sama dengan nilai turunan pertamanya atau maksudnya, kelajuan sesaat suatu benda sama dengan turunan pertama fungsi posisi x terhadap posisi t.
Contoh Soal Kelajuan dan Pembahasannya
1. Anisa mampu berlari dengan menempuh jarak 130 meter dalam waktu 60 detik. Kemudian Anisa mempercepat larinya sehingga bisa menempuh jarak 160 meter dalam waktu 60 detik. Namun karena energi Anisa berkurang, Anisa hanya bisa menempuh jarak 110 meter dalam waktu 120 detik hingga Anisa berhenti. Kelajuan rata-rata dari lari Anisa adalah…
a. 1,67 m/s
b. 2,12 m/s
c. 4,72 m/s
d. 6,17 m/s
e. 7,61 m/s
Jawaban: a. 1,67 m/s
Cara Penyelesaian:
vrata-rata = ∆x/∆t
vrata-rata = (130 m + 160 m + 110 m)/(60 s + 60 s + 120 s)
vrata-rata = 1,67 m/s
kesimpulannya, kelajuan rata-rata dari lari Anisa adalah 1,67 meter / sekon.
2. Sebuah sepeda motor berjalan lurus ke arah selatan sejauh 100 meter selama 4 sekon kemudian berjalan lurus ke arah utara sejauh 50 meter selama 1 sekon. Tentukan kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata pada sepeda motor tersebut!
a. 40 m/s dan 90 m/s
b. 90 m/s dan 20 m/s
c. 10 m/s dan 15 m/s
d. 30 m/s dan 10 m/s
e. 15 m/s dan 60 m/s
Jawaban: d. 30 m/s dan 10 m/s
Cara Penyelesaian:
Jarak yang ditempuh = 100 m + 50 m
Jarak yang ditempuh = 150 meter
Besar perpindahan = 100 meter – 50 meter
Besar perpindahan = 50 meter (perpindahan ke timur)
vrata-rata = ∆x/∆t
vrata-rata = (150 m)/(5 s)
vrata-rata = 30 m/s
untuk kecepatan rata-rata = x/t
v= 50 m / 5 s
v= 10 m/s
Kesimpulannya, kelajuan rata-rata dari sepeda motor tersebut adalah 30 meter / sekon dan kecepatan rata-rata sepeda motor tersebut adalah 10 meter / sekon.
3. Seekor rusa berlari pada lintasan garis lurus dan dapat dinyatakan dalam persamaan berikut ini:
x= 4t2 + 6t -3 (x dalam meter dan t dalam sekon).
Berapakah kelajuan sesaat rusa pada t = 2s?
a. 29 m/s
b. 16 m/s
c. 22 m/s
d. 8 m/s
e. 24 m/s
Jawaban: c. 22 m/s
Cara Penyelesaian:
Kelajuan sesaat rusa ditentukan dengan mengambil ∆t sekecil mungkin pada t = 3 s, maka bisa diambil bahwa x1 = x pada t = 2 s. Maka:
x1 = 4(2)2 + 6(2) – 3
x1 = 25 meter
Kemudian, jika ∆t = 0,1 s maka t2 = 2,1 s
x2 = 4(2,1)2 + 6(2,1) – 3
x2 = 17,64 + 12,6 – 3
x2 = 27,24 meter
Sekarang, mari mencoba menghitung ∆t = 0,01 s, maka t3 = 2,01 s.
x3 = 4(2,01)2 + 6(2,01) – 3
x3 = 16,0104 + 12,06 – 3
x3 = 25,2204 m
Selanjutnya, hitung besaran ∆x dan ∆t
∆x = x3 – x1
∆x = 25,2204 m – 25 m
∆x = 0,2204 m
Sedangkan ∆t = 0,01 s
vrata-rata = ∆x/∆t
vrata-rata = 0,2204 m / 0,01 s
vrata-rata = 22,04 m/s
Sekarang, mari coba menghitung ∆t= 0,001 s, maka t4 = 2,001 s.
x4 = 4(2,001)2 + 6(2,001) – 3
x4 = 16,016004 + 12,006 – 3
x4 = 25,022004 m
∆x = x4 – x1
∆x = 25,022004 m – 25 m
∆x = 0,022004 m
∆t = 0,001 s
vrata-rata = ∆x/∆t
vrata-rata = 0,022004 m / 0,001 s
vrata-rata = 22,004 m/s
Jika dibandingkan dalam tabel, perhitungan diatas akan menjadi sebagai berikut:
| ∆t (s) | v (m/s) |
| 0,1 | 22,4 |
| 0,01 | 22,04 |
| 0,001 | 22,004 |
Dilihat dari tabel tersebut, semakin kecil besaran ∆t yang diambil dalam perhitungan, maka kecepatan rata-rata akan mendekati 22 m/s. Jadi, kesimpulannya adalah kecepatan sesaat rusa tersebut pada titik t = 2 s adalah 22 m/s.
Jika anda sudah paham dan mengerti cara kerja turunan, penghitungan kecepatan sesaat lari rusa akan jauh lebih sederhana. Caranya adalah dengan mencari turunan pertama dari persamaan di dalam soal.
Turunan pertama dari persamaan x= 4t2 + 6t -3 adalah:
x’ = v = dx/dt
x’ = 8t + 6
anda tinggal memasukkan nilai t = 2 pada turunan.
v= 8t + 6
v= 8(2) + 6
v = 16 + 6
v = 22 m/s
kesimpulannya, kelajuan sesaat lari rusa tersebut adalah 22 meter / sekon.
Demikian artikel lengkap mengenai apa yang dimaksud dengan kelajuan. Semoga penjelasan diatas dapat membantu anda mempelajari tentang kelajuan ya. Semoga bermanfaat!