Masalah yang melibatkan menghitung kecepatan, kecepatan dan percepatan biasanya muncul dalam fisika. Seringkali masalah ini memerlukan penghitungan gerakan relatif kereta api, pesawat terbang, dan mobil. Persamaan ini juga dapat diterapkan untuk masalah yang lebih kompleks seperti kecepatan suara dan cahaya, kecepatan objek planet dan percepatan roket.
Rumus untuk Kecepatan
Kecepatan mengacu pada jarak yang ditempuh selama periode waktu tertentu. Rumus yang umum digunakan untuk kecepatan menghitung kecepatan rata-rata daripada kecepatan sesaat. Perhitungan kecepatan rata-rata menunjukkan kecepatan rata-rata seluruh perjalanan, tetapi kecepatan sesaat menunjukkan kecepatan pada saat tertentu dalam perjalanan. Speedometer kendaraan menunjukkan kecepatan sesaat.
Kecepatan rata-rata dapat ditemukan dengan menggunakan total jarak yang ditempuh, biasanya disingkat d, dibagi dengan total waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak itu, biasanya disingkat t. Jadi, jika sebuah mobil membutuhkan waktu 3 jam untuk menempuh jarak total 150 mil, kecepatan rata-rata sama dengan 150 mil dibagi 3 jam, sama dengan kecepatan rata-rata 50 mil per jam:
\frac{150}{3}=50
Kecepatan sesaat sebenarnya merupakan perhitungan kecepatan yang akan dibahas pada bagian kecepatan.
Satuan kecepatan menunjukkan panjang atau jarak dari waktu ke waktu. Mil per jam (mi/jam atau mph), kilometer per jam (km/jam atau kph), kaki per detik (ft/s atau ft/sec) dan meter per detik (m/s) semuanya menunjukkan kecepatan.
Rumus untuk Kecepatan
Kecepatan adalah nilai vektor, artinya kecepatan termasuk arah. Kecepatan sama dengan jarak yang ditempuh dibagi waktu tempuh (kecepatan) ditambah arah perjalanan. Misalnya, kecepatan kereta api yang menempuh jarak 1.500 kilometer ke timur dari San Francisco dalam 12 jam adalah 1.500 km dibagi 12 jam ke timur, atau 125 km per jam ke timur.
Kembali ke masalah kecepatan mobil, pertimbangkan dua mobil yang berangkat dari titik yang sama dan melaju dengan kecepatan rata-rata yang sama yaitu 50 mil per jam. Jika satu mobil bergerak ke utara dan mobil lainnya bergerak ke barat, mobil-mobil tersebut tidak berakhir di tempat yang sama. Kecepatan mobil yang menuju ke utara adalah 50 mph ke utara, dan kecepatan mobil yang menuju ke barat adalah 50 mph ke barat. Kecepatannya berbeda meskipun kecepatannya sama.
Kecepatan sesaat, agar benar-benar akurat, membutuhkan kalkulus untuk mengevaluasi karena untuk mendekati "seketika" membutuhkan pengurangan waktu menjadi nol. Namun, pendekatan dapat dibuat dengan menggunakan persamaan kecepatan sesaat (vsaya) sama dengan perubahan jarak (Δd) dibagi dengan perubahan waktu (Δt), atau:
v_i=\frac{\Delta d}{\Delta t}
Dengan menetapkan perubahan waktu sebagai periode waktu yang sangat singkat, kecepatan yang hampir seketika dapat dihitung. Simbol Yunani untuk delta, segitiga (Δ), berarti perubahan.
Sebagai contoh, jika sebuah kereta api bergerak menempuh jarak 55 km ke timur pada pukul 5:00 dan mencapai 65 km ke timur pada pukul 6:00, maka perubahan jaraknya adalah 10 km ke timur dengan perubahan waktu selama 1 jam. Memasukkan nilai-nilai ini ke dalam rumus memberikan:
v_i=\frac{10}{1}=10
atau 10 kpj timur (diakui kecepatan lambat untuk kereta api). Kecepatan sesaat adalah 10 km/jam ke timur, terbaca pada speedometer mesin sebagai 10 km/jam. Tentu saja, satu jam tidak "seketika", tetapi itu berfungsi sebagai contoh.
Misalkan sebagai gantinya seorang ilmuwan mengukur perubahan posisi (Δd) suatu objek sejauh 8 meter selama interval waktu (Δt) 2 detik. Menggunakan rumus, kecepatan sesaat sama dengan 4 meter per detik (m/s) berdasarkan perhitungan:
v_i=\frac{8}{2}=4
Sebagai besaran vektor, kecepatan sesaat harus mencakup arah. Banyak masalah, bagaimanapun, mengasumsikan bahwa objek terus bergerak ke arah yang sama selama interval waktu yang singkat. Arah objek kemudian diabaikan, yang menjelaskan mengapa nilai ini sering disebut kecepatan sesaat.
Persamaan untuk Percepatan
Apa rumus percepatan? Penelitian menunjukkan dua persamaan yang tampaknya berbeda. Satu rumus, dari hukum kedua Newton, menghubungkan gaya, massa dan percepatan dalam persamaan gaya (F) sama dengan massa (m) kali percepatan (a), ditulis sebagai F = ma. Rumus lain, percepatan (a) sama dengan perubahan kecepatan (Δv) dibagi dengan perubahan waktu (Δt), menghitung laju perubahan kecepatan dari waktu ke waktu. Rumus ini dapat ditulis:
a=\frac{\Delta v}{\Delta t}
Karena kecepatan mencakup kecepatan dan arah, perubahan percepatan dapat terjadi akibat perubahan kecepatan atau arah atau keduanya. Dalam sains, satuan percepatan biasanya meter per detik per detik (m/s/s) atau meter per detik kuadrat (m/s2).
Kedua persamaan ini tidak bertentangan satu sama lain. Yang pertama menunjukkan hubungan gaya, massa dan percepatan. Yang kedua menghitung percepatan berdasarkan perubahan kecepatan selama periode waktu tertentu.
Para ilmuwan dan insinyur menyebut peningkatan kecepatan sebagai percepatan positif dan penurunan kecepatan sebagai percepatan negatif. Kebanyakan orang, bagaimanapun, menggunakan istilah perlambatan bukan percepatan negatif.
Percepatan Gravitasi
Di dekat permukaan bumi, percepatan gravitasi adalah konstan: a = -9,8 m/s2 (meter per detik per detik atau meter per detik kuadrat). Seperti yang dikemukakan Galileo, benda-benda dengan massa yang berbeda mengalami percepatan gravitasi yang sama dan akan jatuh dengan kecepatan yang sama.
Kalkulator Online
Dengan memasukkan data ke dalam kalkulator kecepatan online, percepatan dapat dihitung. Kalkulator online dapat digunakan untuk menghitung persamaan kecepatan dengan percepatan dan gaya. Menggunakan kalkulator akselerasi dan jarak membutuhkan pengetahuan tentang kecepatan dan waktu juga.
Peringatan
Menggunakan kalkulator online untuk menyelesaikan pekerjaan rumah mungkin tidak dapat diterima oleh guru. Namun, menggunakannya untuk memeriksa ulang pekerjaan rumah Anda mungkin dianggap sebagai penggunaan etis dari kalkulator ini. Periksa dengan guru.
