Fisika Kelas X: Kinematika

Click here to load reader

  • date post

    21-Jun-2015
  • Category

    Education

  • view

    4.642
  • download

    0

Embed Size (px)

description

Materi KBM-on 1000guru.net (http://kbm-on.1000guru.net) Fisika Kelas X: Kinematika

Transcript of Fisika Kelas X: Kinematika

  • 1. Fisika Kelas X1000guru.net 1 Kinematika Gerak Gerak sebuah benda selalu bisa dijelaskan dalam besaran (variabel) posisi, kecepatan, dan percepatan kinematika

2. Fisika Kelas X1000guru.net 2 Gerak bersifat relatif Sebuah benda disebut bergerak jika posisi- nya berubah diukur terhadap suatu titik (kerangka) acuan tertentu. Mobil balap bergerak 500 m/s diukur terhadap lintasannya Benda-benda/makhluk hidup di Bumi bergerak ~100 ribu km/jam terhadap matahari. 3. Fisika Kelas X1000guru.net 3 Posisi, Jarak, Perpindahan Mendefinisikan posisi, jarak, perpindahan Posisi awal di titik A = 10 m, sebelah kanan O Posisi akhir di titik C = 22 m, sebelah kanan O Perpindahan A ke C = 22 m 10 m = 12 m, arah kanan O Jarak tempuh perjalanan total = AB + BC = 30 m + 18 m = 48 m 10 m O A BC 18 m awal 22 m akhir 30 m Titik acuan Seekot siput bergerak dari titik A, B, kemudian berakhir di titik C 4. Fisika Kelas X1000guru.net 4 Kelajuan Kelajuan: perubahan jarak tempuh per satuan waktu Speedometer memberi informasi kelajuan setiap saat (setiap waktu): v (t) f (t) Satuan laju: m/s, km/jam, mph, dsb (asalkan dimensinya L/T) 5. Fisika Kelas X1000guru.net 5 Kelajuan vs Kecepatan Kecepatan: perpindahan per satuan waktu Kelajuan = Jarak total Waktu Tempuh Kecepatan = Perpindahan Waktu Tempuh Kelajuan = 48 m/600 s = 0,08 m/s Seekot siput bergerak dari titik A, B, kemudian berakhir di titik C Waktu tempuh total: 600 sekon Kecepatan = 12 m/600 s = 0,02 m/s, arah kanan (skalar) (vektor) 10 m O A BC 18 m awal 22 m akhir 30 m 6. Fisika Kelas X1000guru.net 6 Contoh #1: Kelajuan vs Kecepatan Sebuah mobil yang sedang bergerak ke barat berpapasan dengan mobil yang bergerak ke timur. Speedometer pada kedua mobil menunjukkan angka yang sama, yaitu 40 km/jam. (a) Apakah kelajuan kedua mobil sama? (b) Apakah kecepatan kedua mobil sama? Jawab: (a) Ya (b) Tidak Bisa jelaskan mengapa? 7. Fisika Kelas X1000guru.net 7 Contoh #2: Konsep dasar gerak lurus Seekor semut diamati dari atas bergerak melalui titik-titik tertentu seperti pada gambar berikut: A B C 14m 12 m Semut mula-mula bergerak dari titik A ke B dalam waktu 30 detik dan berhenti selama 50 detik. Selanjutnya semut bergerak ke titik C dalam waktu 20 detik. (a) Berapa jarak dan perpindahan gerak semut dari A ke C? (petunjuk: gunakan aturan Pythagoras) (b) Berapa kelajuan rata-ratanya? (c) Berapa kecepatan rata-ratanya? Jarak = 29 m Perpindahan = 13 m Laju rata-rata = 0,29 m/s Kecepatan rata-rata = 0,13 m/s 8. Fisika Kelas X1000guru.net 8 Gerak Lurus Beraturan (GLB) Kecepatan konstan: (1) Laju konstan (2) arah gerak pun konstan Waktu 1 jam Perpindahan 50 km Waktu 2 jam Perpindahan 100 km Waktu 3 jam Perpindahan 150 km 50 km 50 km 50 km 50 km/jam50 km/jam50 km/jam50 km/jam Jam 0Jam 1Jam 2Jam 3 .tvs Perpindahan = Kecepatan x Waktu 9. Fisika Kelas X1000guru.net 9 Pekerjaan Rumah: Gerak Lurus Beraturan (1) Izhar mengendarai sepeda dengan kecepatan konstan 30 km/jam. Berapa jarak yang ditempuh setelah 1 jam, 2 jam, dan 3 jam? Jawab: 30 km, 60 km, dan 105 km. (2) Ridwan berjalan di halaman rumahnya dengan kecepatan konstan 2 m/s. Berapa lama ia perlu berjalan agar dapat berpindah sejauh 10 m? Jawab: t = s / v = 10 m / (2 m/s) = 5 detik. (3) Mifta berada 150 m dari sebuah radio yang merupakan sumber bunyi. Jika ternyata Mifta mendengar bunyi detik setelah radio dinyalakan, maka berapakah besar kecepatan bunyi di udara saat itu? Jawab: v = s / t = 150 m / s = 300 m/s. 10. Fisika Kelas X1000guru.net Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Percepatan konstan: (1) Laju berubah teratur (2) Arah gerak tetap Waktu (detik) Laju (m/s) 0 20 1 24 2 28 3 32 4 36 5 ? 6 ? tt avv 0 Percepatan adalah perubahan kecepatan per satuan waktu t v a t t 0vv 10 Pada contoh ini, percepatan 4 m/s2 Rumusan umum? 11. Fisika Kelas X1000guru.net 11 Menentukan kecepatan dan perpindahan GLBB Waktu (detik) Laju (m/s) 0 20 1 24 2 28 3 32 4 36 5 ? 6 ? tt avv 0 Pada t = 5: m/s40)54(20 tv Pada t = 6: m/s44)64(20 tv Perpindahan pada waktu tertentu: .tvs tt 2 0 vv s Kecepatan Rata-rata x Waktu Jika diketahui v0 dan t, hitung dulu vt sehingga s dapat dihitung pula. 12. Fisika Kelas X1000guru.net 12 Contoh Soal: (1) Sebuah mobil dipercepat beraturan 6 m/s2 dari keadaan diam. Berapakah besar kecepatannya pada detik ke-1, ke-3, dan ke-5? tt avv 0 (2) Sebuah mobil bergerak dengan laju awal 1 m/s serta dipercepat 2 m/s2. Berapa jarak yang ditempuh setelah 4 detik bergerak? 0 = 0 m/s = 6 m/s2 = 1 s: = 0 + (6 1) = m/s = 3 s: = 0 + (6 3) = m/s = 5 s: = 0 + (6 5) = m/s tt 2 0 vv s = 1+9 2 4 = 20 meter Diketahui: 0 = 1 m/s ; = 2 m/s2 Pada = 4 s: = 1 + (2 4) = 9 m/s 13. Fisika Kelas X1000guru.net 13 Menyederhanakan rumus perpindahan GLBB tt avv 0 tt 2 0 vv s Bisakah kita kombinasikan dua persamaan di atas? = 0 + (0 + ) 2 = 20 + 2 = 0 + 1 2 2 Kembali ke soal sebelumnya: Sebuah mobil bergerak dengan laju awal 1 m/s serta dipercepat 2 m/s2. Berapa jarak yang ditempuh setelah 4 detik? Diketahui: 0 = 1 m/s ; = 2 m/s2 = 0 + 1 2 2 = 1 4 + 1 2 2 42 = 20 meter 14. Fisika Kelas X1000guru.net 14 Pekerjaan Rumah: GLBB (1) Sebuah pesawat udara mendarat pada suatu landasan bandara. Besar kecepatannya tepat ketika menyentuh landasan adalah 80 m/s. Jika pesawat ternyata berhenti 15 detik kemudian dengan suatu perlambatan konstan, berapakah panjang landasan yang ditempuh pesawat tersebut? (Petunjuk: perlambatan berarti percepatan bernilai negatif) (2) Sebuah durian jatuh dari rantingnya. Jika durian tersebut menyentuh tanah 2 detik kemudian, berapakah ketinggian ranting dari tanah? (Petunjuk: fenomena jatuh bebas adalah benda yang dipercepat dengan percepatan gravitasi 10 m/s2) 15. Fisika Kelas X1000guru.net 15 Rangkuman GLB dan GLBB Percepatan konstan: Laju berubah teratur Arah gerak tetap tt avv 0 tt 2 0 vv s Gerak Lurus Berubah Beraturan Kecepatan konstan: Laju tidak berubah Arah gerak tetap Gerak Lurus Beraturan .tvs 16. Fisika Kelas X1000guru.net 16 Gerak Jatuh Bebas Merupakan Gerak Lurus Berubah Beraturan Jika gesekan udara diabaikan Kecepatan tidak tergantung massa! Tidak ada bedanya kapas yang ringan maupun batu yang berat. Gravitasi menjadi penyebab perubahan kecepatan! tt avv 0 tt gvv 0 g : percepatan gravitasi (kadang gunakan nilai 9,8 m/s2) Setiap 1 detik, kecepatan berubah 10 m/s Artinya percepatan gravitasi ~ 10 m/s2 17. Fisika Kelas X1000guru.net 17 Perjalanan benda pada gerak jatuh bebas Waktu (detik) Laju (m/s) 0 0 1 10 2 20 3 30 4 40 tt gvv 0 Bagaimana menghitung jarak tempuh perjalanan? s v0 = 0 m/s vt = 40 m/s 4 detik tt 2 0 vv s 4 2 400 m80 18. Fisika Kelas X1000guru.net 18 Perjalanan benda pada gerak jatuh bebas Bagaimana jika hanya diketahui kecepatan awal (v0) dan waktu tempuh (t), apakah bisa langsung menghitung perpindahan? tt avv 0 tt 2 0 vv s = 0 + (0 + ) 2 = 20 + 2 = 0 + 1 2 2 Contoh gerak jatuh bebas sebelumnya, diketahui v0 = 0 dan t = 4 s, berapakah s? = 0 + 1 2 2 = 0 + 1 2 10 4 2 = 80 m 19. Fisika Kelas X1000guru.net 19 Contoh Soal: Sebuah apel terjatuh dari salah satu ranting pohonnya. Jika apel tersebut menyentuh tanah 2 detik kemudian, berapakah ketinggian ranting dari tanah? (Petunjuk: terjatuh dari ranting berarti kecepatan awal = 0) = 0 + 1 2 2 = 0 + 1 2 10 2 2 = 20 m 20. Fisika Kelas X1000guru.net 20 Melempar Benda ke Atas Kebalikan gerak jatuh bebas! Benda akan diperlambat dengan nilai percepatan gravitasi negatif = 0 1 2 2 Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kelajuan awal 30 m/s. Berapakah tinggi maksimum yang dapat dicapainya? tt gvv 0 Tinggi maksimum dicapai ketika vt = 0 = 0 0 = 0 = g = 30 10 = 3 sekon = 0 1 2 2 = 30 3 1 2 10 3 2 = 90 45 = 45 m 21. Fisika Kelas X1000guru.net 21 Contoh Soal: Dengan menggunakan fakta bahwa = 0 g untuk mencapai tinggi maksimum, buktikan bahwa ketinggian maksimum dapat dihitung dengan rumus langsung max = 0 2 2g = 0 = 0 1 2 2 max = 0 0 g 1 2 g 0 g 2 = 0 2 g 1 2 0 2 g = 0 2 2g Di soal sebelumnya, sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kelajuan awal 30 m/s. Berapakah tinggi maksimum yang dapat dicapainya? max = 0 2 2g = 302 2(10) = 45 m 22. Fisika Kelas X1000guru.net 22 Pekerjaan Rumah: (1) Sebuah benda jatuh dari ketinggian 45 m di atas tanah. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2, setelah berapa detik benda akan jatuh ke tanah? (2) Sebuah kelereng dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Berapa tinggi maksimum yang dapat dicapai kelereng jika nilai percepatan gravitasi 10 m/s2? (3) Sebuah batu jatuh dilepaskan dari menara yang sangat tinggi. Satu detik kemudian dilepaskan batu kedua. Ketika besar kecepatan batu kedua adalah 20 m/s, berapakah jarak vertikal antara kedua batu? 23. Fisika Kelas X1000guru.net 23 Apa jadinya bila GLB dipadukan GLBB? Gerak Parabola 24. Fisika Kelas X1000guru.net 24 Analisis Gerak Parabola GLB pada arah horizontal, akibat kecepatan awal GLBB pada arah vertikal, akibat gravitasi Lintasan benda bila tidak ada gravitasi Lintasan benda parabola Karena ada gravitasi x y v0y v0x v0 v0y v0x Laju awal pada arah x Laju awal pada arah y = 0 (tanah) 0 = 0 sin 0 = 0 cos 0 = 0 2 + 0 2 25. Fisika Kelas X1000guru.net 25 a b c2 = a2 + b2 c = 2 + 2 0 = 0 2 + 0 2 sin = cos = = . cos = . sin 0 = 0 cos 0 = 0 sin 26. Fisika Kelas X1000guru.net 26 Analisis Gerak Parabola x y Laju pada arah x tetap tidak berubah (GLB) Laju pada arah y berubah karena g (GLBB) v0y v0x vx = v0xv0 vy vy = v0y gt GLB pada arah horizontal, akibat kecepatan awal GLBB pada arah vertikal, akibat gravitasi (laju berubah) (laju tetap) v = 2 + 2 = 0 (tanah) 27. Fisika Kelas X1000guru.net 27 Analisis Gerak Parabola GLB pada arah horizontal, akibat kecepatan awal GLBB pada arah vertikal, akibat gravitasi x y = 0 1 2 2 (GLBB) = 0 (GLB) 28. Fisika Kelas X1000guru.net 28 Contoh Soal #1: Sebuah bola dilemparkan dengan kecepatan awal sebesar 50 m/s dan membentuk sudut 53 derajat terhadap bidang datar. (a) Berapakah besar komponen kecepatan awal vertikal dan horizontalnya? (b) Setelah 2 detik, sekarang berapakah kecepatan awal vertikal dan horizontalnya? Intermezzo: Sudut 53o dan 37o memiliki nilai sin dan cos yang mudah dihitung. 37o 53o 90o 5 4 3 sin 37o = 3 5 cos 37o = 4 5sin 53o = 4 5 cos 53o = 3 5 (a) Komponen kecepatan awal: v0x dan v0y? 0 = 0 cos = 50. cos 53o = 50 3 5 = 30 m/s 0 = 0 sin = 50. sin 53o = 50 4 5 = 40 m/s (b) Setelah 2 detik: vx dan vy? = 0 = 30 m/s = 0 = 40 10 2 = 20 m/s 29. Fisika Kelas X1000guru.net 29 Contoh Soal #2: Jika sebuah batu yang mengalami gerak parabola pada suatu waktu tertentu memiliki laju sebesar 10 m/s, dan saat itu besar komponen laju vertikalnya adalah 8 m/s, maka berapakah besar komponen laju horizontalnya? Di sini yang ditanyakan adalah vx dengan diketahui data v dan vy 2 = 2 + 2 = 8 m/s =? ? ? Gunakan Teorema Pythagoras: 2 = 2 2 = 102 82 = 100 64 = 36 = 36 = 6 m/s 30. Fisika Kelas X1000guru.net 30 Pekerjaan Rumah: Gerak Prabola (1) Sebuah batu dilemparkan dengan kecepatan awal 50 m/s membentuk sudut 37 derajat terhadap bidang datar. Berapakah kelajuan batu satu detik kemudian? (2) Sebuah lembing dilemparkan dengan kecepatan awal 20 m/s membentuk sudut 45 derajat terhadap bidang datar. Berapakah kelajuan lembing tersebut di titik tertinggi lintasannya? (3) Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 100 m/s membentuk sudut 30 derajat terhadap horizontal. Dalam waktu berapa detik peluru akan mencapai titik tertingginya? 31. Fisika Kelas X1000guru.net 31 Solusi Pekerjaan Rumah: (1) Sebuah batu dilemparkan dengan kecepatan awal 50 m/s membentuk sudut 37 derajat terhadap bidang datar. Berapakah kelajuan batu satu detik kemudian? 0 = 50 = 37o 37o 53o 90o 5 4 3 0 = 0 cos = 50 4 5 = 40 0 = 0 sin = 50 3 5 = 30 32. Fisika Kelas X1000guru.net 32 0 = 50 = 37o 2 = 2 + 2 = 0 = 40 = 0 . 37o 53o 90o 5 4 3 0 = 0 cos = 50 4 5 = 40 0 = 0 sin = 50 3 5 = 30 = 30 10 1 = 20 2 = 402 + 202 = 2000 = 2000 44,7 33. Fisika Kelas X1000guru.net 33 Solusi Pekerjaan Rumah: (2) Sebuah lembing dilemparkan dengan kecepatan awal 20 m/s membentuk sudut 45 derajat terhadap bidang datar. Berapakah kelajuan lembing tersebut di titik tertinggi lintasannya? 0 = 20 m/s = 45o titik tertinggi = 0 0 = 0 cos = 20. 1 2 2 = 10 2 / sisi miring2 = 12 + 12 = 2 sisi miring = 2 45o 45o 1 1 2 sin = 1 2 cos = 1 2 2 2 = 1 2 2