Kecepatan dan percepatan adalah dua konsep dasar dalam mekanika, atau fisika gerak, dan keduanya terkait. Jika Anda mengukur kecepatan suatu benda saat Anda mencatat waktu, maka ukur lagi sedikit kemudian, juga saat merekam waktu, Anda dapat menemukan percepatan, yang merupakan perbedaan kecepatan dibagi dengan waktu selang. Itulah ide dasarnya, meskipun dalam beberapa masalah, Anda mungkin harus menurunkan kecepatan dari data lain.
Ada cara lain untuk menghitung percepatan berdasarkan hukum Newton. Menurut hukum pertama, sebuah benda tetap dalam keadaan gerak seragam kecuali ditindaklanjuti oleh suatu gaya, dan hukum kedua menyatakan hubungan matematis antara besar gaya (F) dan percepatan (Sebuah) benda bermassasayapengalaman karena kekuatan itu. Hubungannya adalahF = ibu. Jika Anda mengetahui besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda, dan Anda mengetahui massa benda tersebut, Anda dapat segera menghitung percepatan yang dialaminya.
Persamaan Percepatan Rata-rata
Pikirkan sebuah mobil di jalan raya. Jika Anda ingin tahu seberapa cepat kecepatannya, dan speedometernya tidak berfungsi, Anda memilih dua titik di jalurnya,
s=\frac{\Delta x}{\Delta t}=\frac{x_2-x_1}{t_2-t_1}
Sekarang misalkan speedometer mobil berfungsi, dan speedometer mencatat dua kecepatan berbeda di titikx1 danx2. Karena kecepatannya berbeda, mobil harus dipercepat. Percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan selama selang waktu tertentu. Ini bisa menjadi angka negatif, yang berarti mobil itu melambat. Jika kecepatan sesaat seperti yang dicatat oleh speedometer pada waktuuntuk1 aku ss1, dan kecepatan pada waktuuntuk2 aku ss2, percepatan (Sebuah) antar titikx1 danx2 aku s:
a=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{s_2-s_1}{t_2-t_1}
Persamaan percepatan rata-rata ini memberi tahu Anda bahwa jika Anda mengukur kecepatan pada waktu tertentu dan ukur lagi di lain waktu, percepatan adalah perubahan kecepatan dibagi waktu selang. Satuan kecepatan dalam sistem SI adalah meter/sekon (m/s), dan satuan percepatan adalah meter/sekon/sekon (m/s/s) yang biasanya ditulis m/s2. Dalam sistem imperial, satuan percepatan yang lebih disukai adalah kaki/detik/detik, atau ft/s2.
Contoh: Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 100 mil per jam sesaat setelah lepas landas, dan mencapai ketinggian jelajah 30 menit kemudian, ketika terbang 500 mil per jam. Berapa percepatan rata-ratanya saat naik ke ketinggian jelajahnya?
Kita dapat menggunakan rumus percepatan yang diturunkan di atas. Perbedaan kecepatan (s) adalah 400 mph, dan waktunya adalah 30 menit, yaitu 0,5 jam. Maka percepatannya adalah
a=\frac{400}{0.5}=800\text{ mil per jam}^2
Hukum Kedua Newton Menyediakan Kalkulator Percepatan
Persamaan yang menyatakan hukum kedua Newton,F = ibu, adalah salah satu yang paling berguna dalam fisika dan berfungsi sebagai rumus percepatan. Satuan gaya dalam sistem SI adalah Newton (N), dinamai menurut Sir Isaac sendiri. Satu Newton adalah gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan 1 kilogram massa 1 m/s2. Dalam sistem kekaisaran, satuan gaya adalah pound. Berat juga diukur dalam pound, jadi untuk membedakan massa dari gaya, satuan gaya disebut pound-force (lbf).
Anda dapat mengatur ulang persamaan Newton untuk menyelesaikan percepatan dengan membagi kedua sisi dengansaya. Anda mendapatkan:
a=\frac{F}{m}
Gunakan ekspresi ini sebagai kalkulator percepatan ketika Anda mengetahui massa dan besarnya gaya yang diterapkan.
Contoh:Sebuah benda bermassa 8 kg. mengalami gaya sebesar 20 Newton. Berapa percepatan rata-rata yang dialaminya?
a=\frac{F}{m}=\frac{20}{8}=2.5\text{ m/s}^2
Contoh: Sebuah mobil 2.000 pon mengalami gaya 1.000 pon-gaya. Berapakah percepatannya?
Berat tidak sama dengan massa, jadi untuk mendapatkan massa mobil, Anda harus membagi beratnya dengan percepatan gravitasi, dengan 32 ft/s2. Jawabannya adalah 62,5 siput (siput adalah satuan massa dalam sistem kekaisaran). Sekarang Anda dapat menghitung percepatan:
a=\frac{F}{m}=\frac{1000}{62.5}=16\text{ ft/s}^2