Contoh Soal Percepatan Menggunakan Rumus

by

Jika Anda sedang mendaki jalan setapak yang landai, Anda mungkin tidak menyadari bahwa Anda sedang mengalami percepatan. Akan tetapi, saat Anda menuruni lereng yang curam, Anda akan merasakan tarikan gravitasi yang semakin kuat, menyebabkan Anda meluncur menuruni bukit dengan kecepatan yang terus meningkat. Contoh soal percepatan akan membantu Anda memahami konsep fisika fundamental yang mendasari gerakan semacam itu dan menyediakan alat untuk memecahkan masalah dunia nyata yang melibatkan benda bergerak.

Contoh Soal Percepatan Gerak Lurus Beraturan

Dalam gerak lurus beraturan, kecepatan benda berubah secara tetap sehingga percepatannya konstan. Berikut contoh soal percepatan gerak lurus beraturan yang dapat membantu Anda memahami konsep ini:

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s dan mengalami percepatan 2 m/s². Tentukan percepatan mobil dan jarak yang ditempuh dalam waktu 5 detik.

**Diketahui:**

  • Kecepatan awal: 10 m/s
  • Percepatan: 2 m/s²
  • Waktu: 5 s

**Rumus:**

“`
Percepatan = (Kecepatan akhir – Kecepatan awal) / Waktu
“`

Jarak = Kecepatan awal × Waktu + (0,5 × Percepatan × Waktu²)

**Perhitungan:**

“`
Percepatan = (0 – 10 m/s) / 5 s = -2 m/s²
“`

Jarak = 10 m/s × 5 s + (0,5 × -2 m/s² × 5 s²)
Jarak = 50 m - 50 m
Jarak = 0 m

Jadi, percepatan mobil adalah -2 m/s² dan jarak yang ditempuh dalam waktu 5 detik adalah 0 meter.

Contoh Soal Percepatan Gerak Parabola

Berikut adalah contoh soal percepatan gerak parabola yang dapat digunakan untuk melatih pemahaman konsep:

Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan kecepatan bola saat mencapai titik tertinggi lintasannya.

Untuk menjawab soal ini, kita perlu menggunakan persamaan kinematika gerak vertikal ke atas:

“`
v^2 = u^2 + 2as
“`
di mana:

* v adalah kecepatan akhir (saat mencapai titik tertinggi)
* u adalah kecepatan awal (20 m/s)
* a adalah percepatan gravitasi (-9,8 m/s^2)
* s adalah jarak vertikal yang ditempuh (belum diketahui)

Karena bola mencapai titik tertinggi lintasannya, maka kecepatan akhirnya saat mencapai titik tersebut sama dengan nol (v = 0). Dengan demikian, persamaan di atas menjadi:
“`
0 = 20^2 + 2(-9,8)s
“`
“`
s = 20,41 m
“`
Selanjutnya, kita dapat menghitung kecepatan bola saat mencapai titik tertinggi dengan memasukkan nilai s yang diperoleh ke dalam persamaan kinematika:
“`
v^2 = 20^2 + 2(-9,8)(20,41)
“`
“`
v = 0 m/s
“`

Contoh Soal Percepatan Gerak Melingkar Beraturan

Gerak melingkar beraturan adalah gerak sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap pada lintasan berbentuk lingkaran. Kecepatan benda pada gerak melingkar beraturan selalu berubah arah, sehingga benda mengalami percepatan yang disebut percepatan sentripetal. Berikut adalah contoh soal yang berkaitan dengan percepatan gerak melingkar beraturan:

Contoh Soal 1

Sebuah mobil bergerak pada lintasan melingkar dengan jari-jari 20 meter dengan kecepatan 10 m/s. Hitunglah percepatan sentripetal mobil tersebut.

Jawaban:

Percepatan sentripetal, as = v^2/r = (10 m/s)^2/20 m = 5 m/s^2

Contoh Soal 2

Sebuah benda diputar pada sebuah tali dengan jari-jari 50 cm dengan kecepatan 10 rad/s. Hitunglah:

  1. Kecepatan linier benda
  2. Percepatan sentripetal benda

Jawaban:

  1. Kecepatan linier: v = rω = (0,5 m)(10 rad/s) = 5 m/s
  2. Percepatan sentripetal: as = v^2/r = (5 m/s)^2/(0,5 m) = 50 m/s^2

Contoh Soal 3

Sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak pada lintasan melingkar beraturan dengan jari-jari 10 cm. Jika benda tersebut bergerak dengan kecepatan 5 m/s, hitunglah:

  1. Frekuensi putaran benda
  2. Periode putaran benda
  3. Percepatan sudut benda
  4. Percepatan sentripetal benda
  5. Gaya sentripetal yang bekerja pada benda

Jawaban:

  1. Frekuensi putaran: f = v/(2πr) = (5 m/s)/(2π × 0,1 m) = 7,96 Hz
  2. Periode putaran: T = 1/f = 1/7,96 Hz = 0,126 s
  3. Percepatan sudut: α = ω/t = (2πf)/T = 2π × 7,96 Hz / 0,126 s = 398,2 rad/s^2
  4. Percepatan sentripetal: as = rα^2 = (0,1 m) × (398,2 rad/s^2)^2 = 15.876,4 m/s^2
  5. Gaya sentripetal: Fc = mas = 0,5 kg × 15.876,4 m/s^2 = 7,938,2 N

Dengan menelaah contoh soal percepatan yang telah dibahas, kita dihadapkan pada lanskap pengetahuan yang luas dan menawan. Seperti pelangi setelah hujan, soal-soal ini membuka jendela menuju pemahaman yang lebih mendalam tentang konsep gerak dipercepat. Melalui eksplorasi teoretis dan pemecahan numerik, kita menyingkap rahasia percepatan, menyaksikan transformasi kecepatan dan posisi benda dalam gerak. Setiap contoh adalah kanvas warna-warni, melukiskan kisah dinamis tentang hubungan antara waktu, jarak, dan percepatan. Di balik setiap soal, tersimpan harta karun pembelajaran, yang mengundang kita untuk mengungkap kedalaman fisika gerak.

Leave a Comment