Rumus Percepatan: Jenis-Jenis dan Contohnya – Uniformly Variable Linear Motion (UVLM) berkaitan erat dengan percepatan. Menurut World of Physics, percepatan adalah perubahan kecepatan per satuan waktu. Percepatan adalah besaran vektor yang memiliki nilai dan arah.
Akselerasi dibagi menjadi akselerasi deselerasi dan akselerasi akselerasi. Percepatan berkurang berarti arah percepatan berlawanan dengan arah kecepatan. Percepatan berarti arah percepatan searah dengan arah kecepatan. Percepatan negatif jika kecepatan benda berkurang untuk waktu tertentu (perlambatan). Percepatan positif ketika kecepatan suatu benda meningkat untuk waktu tertentu (percepatan).
Perlu kita cermati bahwa jika kecepatan suatu benda konstan, itu tidak dipercepat. Percepatan hanya terjadi ketika kecepatan suatu benda berubah. Percepatan itu sendiri terbagi menjadi dua, yaitu percepatan rata-rata dan percepatan sesaat.
Kita ambil sebuah contoh, ketika kita berjalan perlahan-lahan menuju suatu tempat kita akan semakin lama untuk sampai ke suatu tempat yang kita tuju tersebut namun ketika kita terburu-buru kita akan mencoba berlari dan kesepakatan kita akan meningkat seiring kita mempercepat langkah kaki kita dan kita akan lebih cepat sampai ke tempat tujuan kita tersebut. Dari sanalah sebuah teori dalam ilmu fisika tentang perubahan kecepatan disebut sebagai sebuah percepatan.
Daftar Isi
Definisi Percepatan
Dalam ilmu fisika, kita akan mengenal percepatan atau akselerasi adalah meningkatnya sebuah kecepatan dalam satuan waktu tertentu. Percepatan suatu benda disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja pada benda tersebut, seperti yang dijelaskan dalam hukum kedua Newton.
Satuan SI untuk percepatan adalah meter per detik kuadrat (m·s 2). Percepatan merupakan besaran vektor sehingga percepatan memiliki besar dan arah. Sebagai vektor, gaya total sama dengan produk massa benda (besar skalar) dan percepatannya. Secara umum, percepatan dianggap sebagai gerakan benda yang dipercepat atau diperlambat. Dengan kata lain, benda yang berputar (seperti mobil yang berputar) juga memiliki percepatan.
Percepatan dikenal juga dengan sebutan besaran vektor, yaitu besaran yang memperhitungkan arah gerak. Jika percepatan suatu benda searah dengan kecepatannya, semakin besar kecepatan benda, semakin cepat gerak benda tersebut. Jenis percepatan ini disebut percepatan positif.
Di sisi lain, jika percepatan suatu benda berlainan arah dengan kecepatannya, kecepatan benda akan lebih kecil. Pergerakan benda menjadi lebih lambat. Jenis percepatan ini disebut percepatan negatif. Percepatan negatif sering disebut perlambatan, sedangkan percepatan positif sering disebut percepatan.
Jenis-Jenis Percepatan
Kita telah mengetahui bahwa dalam kehidupan sehari-hari sangat sulit untuk menemukan benda yang bergerak dengan percepatan konstan. Sebuah benda yang bergerak memiliki percepatan yang berubah-ubah. Oleh karena itu, kita tidak dapat menghitung percepatan dengan tepat. Yang dapat kita hitung adalah percepatan rata-rata dan percepatan sesaat benda tersebut.
- Percepatan rata-rata Percepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan (∆v) dan periode waktu (∆t) yang digunakan selama perubahan kecepatan.
- Percepatan sesaat
Percepatan sesaat adalah perubahan kecepatan dalam waktu yang berjangka pendek (mendekati nol).
Akselerasi bisa positif atau negatif.
Nilai percepatan positif berarti benda mengalami perubahan dari nilai kecepatan ke nilai kecepatan yang lebih tinggi atau dapat dianggap mengalami peningkatan kecepatan akhir.
Berikut adalah beberapa contoh peristiwa percepatan:
- Seseorang yang kepalanya tertimpa mangga yang jatuh dari pohon ke tanah akan merasakan sakit pada kepalanya karena kecepatan yang dihasilkan dari proses mangga yang memiliki massa menjadi lebih cepat ketika jatuh ke bawah dan mengenai kepala seseorang
- Seseorang yang sedang berlatih teknik bermain skateboard di jalan yang curam akan melaju lebih lebih cepat daripada yang melaju di jalan mendatar.
- Pergerakan kuda delman, jika pak kusir memecut punggungnya maka kuda akan berjalan lebih cepat, gerakannya akan meningkat secara berangsur-angsur
Akselerasi negatif atau yang biasa dikenal dengan deselerasi adalah perubahan dari nilai kecepatan ke nilai kecepatan yang lebih kecil atau dapat dikatakan kecepatan pada akhirnya akan berkurang. Berikut adalah contoh peristiwa perlambatan benda:
- Jika sebuah besi dilemparkan ke atas, geraknya akan melambat.
- Pendaki gunung yang sedang menanjak akan berjalan lebih lambat.
- Jika sebuah bola atau sebuah benda dilempar ke atas rumput, gerakannya akan lebih lambat.
- Mengendarai sebuah mobil jika ban bocor, akan melambat dan berhenti di tepi jalan.
Tanda positif dan negatif dalam persamaan fisika hanya digunakan untuk menunjukkan arah vektor. Itu kanan, atau kiri, atau atas atau bawah.
Rumus Percepatan
Dirumuskan rumus percepatan masing-masing seperti dibawah ini:
Percepatan rata-rata merupakan perbandingan antara perubahan kecepatan benda dengan waktu yang diperlukan untuk mencapai perubahan kecepatan kecepatan tersebut berubah. Secara matematis, percepatan rata-rata dirumuskan dengan:
Sedangkan pada percepatan sesaat, adalah limit dari percepatan rata-rata per interval waktu yang sangat kecil. Dalam kalkulus, percepatan sesaat adalah turunan vektor kecepatan terhadap waktu:
Disini dan dimanapun, jika gerak berada dalam garis lurus, besaran vektor dapat digantikan dengan skalar dalam persamaan.)
Dapat dilihat bahwa integral fungsi akselerasi a(t) adalah fungsi kecepatan v(t) ; dimana luasan di bawah kurva akselerasi vs waktu (a vs. t) sama dengan kecepatan.
Karena akselerasi didefinisikan sebagai turunan kecepatan v terhadap waktu t dan kecepatan didefinisikan sebagai turunan posisi x terhadap waktu, maka akselerasi adalah turunan kedua dari x terhadap t:
Dalam mekanisme klasik, percepatan suatu benda bermassa konstan berbanding seirama dengan gaya yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.
dimana F adalah gaya yang bekerja pada benda, m adalah massa benda dan a adalah percepatan pusat massa benda. Saat kecepatan mendekati kecepatan cahaya, efek relativistik diperbesar.
Percepatan bisa positif dan negatif. Jika percepatannya positif, maka kecepatan benda bertambah (percepatan). Sebaliknya jika negatif menunjukkan bahwa kecepatan benda semakin berkurang (perlambatan). Contoh percepatan positif adalah jatuhnya seseorang ketika dijatuhkan dari pesawat karena pengaruh gravitasi. Contoh akselerasi negatif adalah sebagai berikut: ketika orang mulai berjalan, mereka akan melambat ketika berlari lelah.
Teori Percepatan
Selain membahas tentang definisi percepatan secara umum kami juga akan membahas lebih mendetail tentang teori percepatan gravitasi, yaitu sebuah teori yang berdasar dari sebuah aktivitas gravitasi bumi.
Percepatan gravitasi adalah waktu rata-rata yang diperlukan partikel untuk menarik partikel ke arahnya di bawah gravitasi tertentu. Gravitasi adalah gaya fisik yang ditemukan oleh Isaac Newton. Gravitasi bumi adalah gaya tarik bumi pada benda-benda di permukaannya terhadap pusat bumi.
Mengenai percepatan gravitasi, ada beberapa teori dasar. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang percepatan gravitasi, berikut adalah penjelasan tentang percepatan gravitasi.
Berikut beberapa ide gagasan dari beberapa tokoh tentang percepatan gravitasi:
Para ilmuwan percaya bahwa selain kuasa Tuhan untuk mengatur seluruh alam semesta, ada juga mekanisme tertentu yang menciptakan keteraturan.
Tatanan ini mencakup segala sesuatu di bumi yang tetap pada tempatnya, meskipun bumi itu bulat, planet-planet dan bintang-bintang tidak bertabrakan, dan seterusnya.
Melihat dari penjelasan tersebut, sejumlah ilmuwan sedang mempelajari alam semesta, berikut beberapa ide gagasan yang disebutkan oleh para ilmuwan sebagai dasar ide gagasan percepatan akibat gravitasi.
Teori Ptolemy Pada Tahun 100 M
Ptolemy menggunakan teori geosentris yang telah digunakan selama ratusan tahun dengan segala keterbatasan teknologi pada masanya.
Berdasarkan teori geosentris, diasumsikan bahwa semua benda langit, termasuk planet dan matahari, berputar mengelilingi bumi pada pusatnya.
Pada saat itu, Ptolemy tidak bisa mengatakan apa yang menyebabkan semua benda bergerak dan berputar. Namun, para ilmuwan memang sepakat, jika teori geosentris merupakan bagian dari teori dasar percepatan gravitasi.
Melalui penelitian mereka, ilmuwan lain telah membantu mendemonstrasikan dan menyelidiki penyebab benda langit bergerak mengelilingi bumi.
Teori Copernicus pada tahun 15
Selama satu abad, teori Ptolemaic tak terkalahkan, sampai sekitar tahun 15 M Copernicus menerbitkan teori terakhir dan mengoreksi teori Ptolemaic yang pertama.
Copernicus melakukan penelitian setelah penemuan teropong sederhana/teropong refraktor atau teleskop bintang. Dia mengatakan bahwa semua benda angkasa bergerak di sekitar sesuatu.
Menurutnya, benda-benda angkasa tidak berputar mengelilingi bumi sebagai pusatnya. Namun semua benda langit di tata surya bergerak dan berputar mengelilingi matahari sebagai pusatnya.
Namun, teori ini tidak dianggap dan diterima oleh orang-orang sezamannya. Hingga akhirnya, berkat penelitian lain yang terus berkembang, kajian teori heliosentris atau teori bahwa matahari adalah pusat tata surya diakui hingga saat ini.
Tycho Brahe dan Johannes Kepler Pada tahun 1609
Tycho dan murid-muridnya mempelajari bumi dan menemukan bahwa orbit planet-planet mengelilingi matahari tidak berbentuk lingkaran atau lingkaran sempurna.
Orbit planet berbentuk elips, sehingga pada waktu tertentu planet sangat dekat dengan matahari dan pada waktu lain sangat jauh dari matahari.
Selain itu, Kepler juga merumuskan jarak antara planet-planet dan jarak antara planet-planet dan matahari. Rumus dan teori ini dikenal sebagai hukum Kepler.
Pada saat itu, Claudius Copernicus dan Kepler juga tidak dapat menjelaskan mengapa planet dan benda angkasa dapat mengorbit matahari dan memiliki orbitnya sendiri.
Isaac Newton Pada tahun 1680
Isaac Newton adalah seorang ilmuwan yang menemukan gaya gravitasi yang dikenal dengan hukum Newton. Hukum Newton dibagi menjadi tiga bagian, dan hukum ketiga Newton adalah hukum yang menyatakan bahwa gravitasi dipengaruhi oleh percepatan karena gravitasi dan massanya.
Henry Cavendish pada tahun 1789
Jika Isaac Newton menemukan gravitasi dan hukum-hukumnya, Henry Cavendish adalah ilmuwan yang menghitung percepatan gravitasi.
Karena pada saat itu tidak ada gravitasi untuk menghitung percepatan gravitasi bumi. Oleh karena itu Cavendish menghitung percepatan gravitasi di beberapa lokasi menggunakan keseimbangan torsi sederhana atau osilasi pendulum.
Faktor-Faktor yang Berdampak Pada Percepatan Akibat Gravitasi
Beberapa faktor yang mempengaruhi percepatan akibat gravitasi, antara lain sebagai berikut:
1. Ketinggian
Ketinggian merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi besarnya percepatan Gravitasi bumi dan pengaruhnya berbanding terbalik. Semakin jauh jarak suatu benda dari permukaan bumi, semakin kecil percepatan gravitasinya. Oleh karena itu, di luar angkasa tidak ada gravitasi. Namun, ketinggian memiliki pengaruh yang signifikan jika berada di dekat atau di atas radius Bumi.
2. Tingkat kedalaman
Faktor yang mempengaruhi selanjutnya adalah depth atau tingkat kedalaman. Kedalaman menunjukkan bahwa suatu benda berada di bawah permukaan laut, yaitu jaraknya dari pusat kurang dari jari-jari bumi. Kemudian, percepatan gravitasi pada kedalaman tertentu lebih kecil dari percepatan benda di permukaan bumi.
3. Garis Lintang
Bumi tidak bulat sempurna seperti bola. Pada kutub-kutub dengan lintang 0 derajat, bumi agak pipih, jari-jari bumi di daerah tersebut mengecil. Jika Anda menggunakan rumus percepatan gravitasi, kita melihat bahwa percepatan gravitasi lebih besar di kutub daripada di khatulistiwa.
Bukti Percepatan Gravitasi Dalam Kehidupan Sehari-Hari
Dalam kehidupan sehari-hari, contoh percepatan gravitasi adalah percepatan gravitasi bumi yaitu 10m/s2 atau 9,8m/s2 sama dengan 1G . Berikut adalah beberapa contoh percepatan gravitasi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain:
- Ketika ketika terjun bebas dari ketinggian langit atau puncak tebing saat melakukan olahraga ekstrim terjun payung atau sky diving, gravitasi mendorong tubuh dengan cepat ke permukaan yang dapat menyebabkan akselerasi dan kecepatan angin bertambah kencang ketika kita melakukan olahraga ekstrim tersebut.
- Lemparkan benda apapun ke atas, karena gravitasi, benda apapun yang kita lempar sekuat tenaga ke atas pasti akan menyentuh tanah dan tidak melayang di udara.
- Saat bermain lompat kodok, sejauh dan setinggi apapun lompatan yang tubuh kita hasilkan ketika bermain lompat kodok tidak akan membuat tubuh kita melayang terbang dan pasti akan jatuh ke lantai.
Contoh Soal Rumus Percepatan
Selanjutnya kami akan mencoba memaparkan contoh soal dengan rumus percepatan yang dapat sobat gramedia kerjakan.
Firmino menggiring bola mengelilingi lapangan stadion anfield dengan menempuh jarak 180 meter dan memerlukan waktu 30 detik. Lalu ketika ia melihat Salah menyusulnya, Firmino makin mempercepat laju sepedanya jadi 10 m/s dalam 2 detik. Berapakah percepatan sepeda tersebut?
Jawab:
s = 180 m
t0 = 30 s
Lalu, v = s/t
v0 = 180 m/30 s
v0 = 6 m/s
a = (v1 – v0)/t
a= (10 m/s – 6 m/s)/ 2 s
a = 2 m/s²
Contoh lainnya:
Jika massa planet Jupiter adalah 5,98 x 1024 kg dengan jari – jari Jupiter 6.380 km. Hitunglah berapa percepatan gravitasi satelit dengan memiliki tinggi 8.848 m di atas permukaan jupiter? (G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2)
Penyelesaian:
Diketahui:
h = 8.848 m = 8,848 km
M = 5,98 x 1024 kg
R = 6.380 km
G = 6,67 x 10-11 Nm2/kg2
Ditanya: g =…?
Dijawab:
r = R + h
= (6.380 + 8,848) km
= 6.389 km = 6,389 x 106 m
Untuk mencari g, gunakan rumus dibawah ini:
g = G (M/R2)
g = 6,67 x 10-11 ( 5,98 x 1024 / (6,389 x 106)2 = 9,77 m/s2
Jadi, percepatan gravitasi di satelit dengan tinggi 8.848 m di atas permukaan jupiter adalah 9,77 m/s2
Contoh soal lainnya:
Seorang mahasiswa mengendarai sebuah kendaraan bermotor merek supra balap dengan kecepatan laju yaitu 7,2 km/jam. Pada saat menanjak, kecepatan kendaraan supra balap tersebut sebesar 0,5 m/s² selama 4 sekon. Berapakah percepatan akhir mahasiswa tersebut?
Pembahasan / Jawaban :
Diketahui :
- v1 = 7,2 km/jam = 7,2 (1.000/3.600) m/s = 2 m/s
- a = − 0,5 m/s² (tanda negatif yaitu perlambatan)
- t = 4 s
Ditanya : v2 … ?
Penyelesaian :
a = (v2 – v1)/t
v2 = v1 + at
v2 = 4 + (− 0,5 × 2)
v2 = 3 m/s
v2 = 10,8 km/jam
Kesimpulan
Sekian pembahasan singkat mengenai rumus percepatan: jenis-jenis dan contoh soalnya, serta definisi dari percepatan secara umum dan percepatan gravitasi. Tidak hanya sekedar definisinya saja, tetapi bagaimana teorinya dikemukakan, bentuk-bentuk dari hasil proses percepatan serta motif yang memicu, apa saja jenis-jenisnya, sampai pengaruhnya dalam kehidupan sehari-hari.
Demikian ulasan mengenai rumus percepatani. Buat Grameds yang mau mempelajari semua hal tentang rumus percepatan dan ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan fisika lainnya, kamu bisa mengunjungi Gramedia.com untuk mendapatkan buku-buku terkait.
Sebagai #SahabatTanpaBatas, Gramedia selalu memberikan produk terbaik, agar kamu memiliki informasi terbaik dan terbaru untuk kamu. Untuk mendukung Grameds dalam menambah wawasan, Gramedia selalu menyediakan buku-buku berkualitas dan original agar Grameds memiliki informasi #LebihDenganMembaca.
Penulis: Pandu Akram
Artikel terkait:
Perubahan Fisika Dan Kimia: Pengertian, Jenis, Perbedaan Dan Contohnya
