Materi Fisika Kelas 11 - Kinematika

Pengertian Kinematika

Kinematika adalah cabang fisika yang mempelajari gerak benda tanpa mempertimbangkan penyebabnya. Dalam kinematika, fokus utama adalah pada besaran-besaran seperti posisi, perpindahan, kecepatan, percepatan, dan waktu.

Besaran dalam Kinematika

1. Posisi dan Perpindahan

• Posisi (x): Letak suatu benda dalam suatu sistem koordinat.
• Perpindahan (Δx): Perubahan posisi dari titik awal ke titik akhir.

\[ \Delta x = x_f - x_i \] dengan: - \( x_f \) = posisi akhir - \( x_i \) = posisi awal

2. Kecepatan dan Kelajuan

• Kelajuan (v): Besaran skalar yang menunjukkan jarak per satuan waktu.

\[ v = \frac{s}{t} \]

• Kecepatan (v): Besaran vektor yang menyatakan perubahan perpindahan terhadap waktu.

\[ v = \frac{\Delta x}{\Delta t} \]

• Kecepatan rata-rata:

\[ v_{rata} = \frac{x_f - x_i}{t_f - t_i} \]

• Kecepatan sesaat:

\[ v = \lim_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta x}{\Delta t} \]

3. Percepatan (a)

• Percepatan: Perubahan kecepatan terhadap waktu.

\[ a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \]

• Jika percepatan konstan:

\[ v = v_0 + at \] \[ x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \] \[ v^2 = v_0^2 + 2a \Delta x \]

Jenis Gerak dalam Kinematika

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

• Kecepatan konstan, percepatan nol.
• Rumus dasar:

\[ x = x_0 + vt \]

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

• Kecepatan berubah dengan percepatan tetap.
• Persamaan gerak:

\[ v = v_0 + at \] \[ x = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \] \[ v^2 = v_0^2 + 2a \Delta x \]

3. Gerak Jatuh Bebas

• Benda jatuh hanya dipengaruhi gravitasi.
• Percepatan gravitasi: \( g = 9.8 \text{ m/s}^2 \)
• Rumus:

\[ v = gt \] \[ h = \frac{1}{2} g t^2 \] \[ v^2 = 2 g h \]

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh 1:

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s dan mengalami percepatan tetap 2 m/s². Tentukan kecepatan mobil setelah 5 detik! Penyelesaian: \[ v = v_0 + at \] \[ v = 20 + (2)(5) \] \[ v = 30 \text{ m/s} \]

Contoh 2:

Sebuah benda jatuh dari ketinggian 80 m. Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tanah? (Gunakan g = 10 m/s²) Penyelesaian: \[ h = \frac{1}{2} g t^2 \] \[ 80 = \frac{1}{2} (10) t^2 \] \[ 80 = 5t^2 \] \[ t^2 = 16 \] \[ t = 4 \text{ s} \]

Latihan Soal

1. Sebuah sepeda motor melaju dengan kecepatan 15 m/s dan mengalami percepatan 3 m/s². Tentukan kecepatan motor setelah 4 detik!
2. Sebuah benda dilempar ke atas dengan kecepatan awal 30 m/s. Tentukan ketinggian maksimum yang dicapai!
3. Sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan 25 m/s direm hingga berhenti dalam waktu 5 detik. Tentukan percepatan mobil tersebut.

Selamat belajar! 🚀