Percepatan – Konsep, rumus dan contoh

Relevant Data:

• Gerak Lurus Beraturan (GLB): Dalam GLB, percepatan objek adalah nol karena kecepatannya tetap.
• Hukum Gerak Newton: Hukum kedua Newton menyatakan bahwa percepatan suatu objek sebanding dengan gaya yang diberikan padanya dan berbanding terbalik dengan massa objek.
• Gravitasi: Di permukaan bumi, percepatan gravitasi adalah sekitar 9,8 m/s^2.

Explanation:

1. Rumus Percepatan:
   Percepatan (a) dapat dihitung dengan rumus a = (v – u) / t, di mana v adalah kecepatan akhir objek, u adalah kecepatan awal objek, dan t adalah waktu yang dibutuhkan untuk perubahan kecepatan tersebut.
2. Percepatan Positif:
   Jika kecepatan suatu objek meningkat seiring waktu, maka percepatannya positif. Contohnya adalah saat mobil mulai dari keadaan diam dan semakin cepat seiring waktu. Percepatan positif juga terjadi saat benda dilempar ke atas dan bergerak melawan gaya gravitasi, walaupun kecepatannya semakin melambat.
3. Percepatan Negatif:
   Jika kecepatan suatu objek berkurang seiring waktu, maka percepatannya negatif. Contohnya adalah saat mobil yang bergerak ke depan secara tiba-tiba dihentikan atau saat objek dilempar ke atas dan bergerak turun akibat gaya gravitasi.
4. Konsep Percepatan dalam Fisika:
   Percepatan merupakan konsep penting dalam mempelajari gerak benda dan fenomena fisika lainnya. Dalam hukum Newton, percepatan berhubungan dengan gaya yang bekerja pada suatu objek dan massa objek tersebut. Semakin besar gaya yang bekerja pada objek, semakin besar pula percepatan yang akan dialami objek tersebut. Jika massa objek lebih besar, percepatannya akan lebih kecil untuk perubahan kecepatan yang sama.
5. Percepatan Gravitasi:
   Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami oleh benda yang jatuh di bawah pengaruh gravitasi bumi. Nilai percepatan gravitasi di permukaan bumi adalah sekitar 9,8 m/s^2. Hal ini berarti bahwa setiap detik, kecepatan objek yang jatuh akan bertambah sebesar 9,8 meter per detik.

Resources:

1. Serway, R.A., Jewett, J.W., & Wilson, L. (2013). Fisika untuk Ilmuwan dan Insinyur. Penerbit Salemba Teknika.
2. Giancoli, D.C. (2014). Fisika: Prinsip-Prinsip dengan Aplikasi Jilid 1. Penerbit Erlangga.
3. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2010). Fisika Dasar Jilid 1. Penerbit Erlangga.

Konsep percepatan berasal dari kajian mekanika Isaac Newton.

Apa itu Percepatan?

Percepatan suatu benda merupakan besaran yang menunjukkan perubahan kecepatan suatu benda dalam satuan waktu. Karena kecepatan merupakan besaran vektor (yaitu mempunyai arah), maka percepatan juga merupakan besaran vektor. Biasanya dilambangkan dengan tanda a dan satuan ukurannya dalam Sistem Internasional adalah m/s2 (meter per detik kuadrat).

Asal usul percepatan sebagai sebuah konsep berasal dari studi mekanika Isaac Newton (pendiri mekanika klasik), yang menjamin bahwa suatu benda akan mempertahankan gerak lurus dan beraturan (MRU) kecuali ada gaya yang bekerja padanya yang menyebabkan percepatan..

Gaya-gaya tersebut dapat menghasilkan percepatan yang menyebabkan benda bertambah atau berkurang kecepatannya. Penting untuk diingat bahwa ketika bekerja dengan vektor, penting untuk menentukan arah. Jika, misalnya, kita mendefinisikan timur sebagai arah gerak positif, maka percepatan positif selalu berarti peningkatan kecepatan. Namun percepatan negatif dapat menunjukkan penurunan kecepatan ke arah timur, atau peningkatan kecepatan ke arah barat.

Jika suatu benda mengalami perubahan percepatan dalam jangka waktu tertentu, maka yang dimaksud dengan “percepatan rata-rata” dapat dihitung, yaitu rata-rata percepatan yang dialaminya dalam rentang waktu tersebut.

Lihat juga: Kinematika

Pengertian Percepatan

Percepatan adalah besaran vektor yang menunjukkan perubahan kecepatan sebuah benda per satuan waktu. Dalam notasi matematika, percepatan $\mathbf{a}$ didefinisikan sebagai turunan kecepatan $\mathbf{v}$ terhadap waktu $t$:
a=dv/dt​

Satuan Percepatan

Satuan percepatan dalam Sistem Internasional (SI) adalah meter per detik kuadrat (m/s²).

Rumus percepatan

Mekanika klasik memahami percepatan sebagai variasi kecepatan suatu benda terhadap waktu. Secara matematis ditulis sebagai: a = dv / dt, dimana a adalah percepatan, dv selisih kecepatan dan dt waktu terjadinya percepatan.

Lebih tepatnya, dv dan dt didefinisikan sebagai berikut:

• dv = v _f – v _i , dengan v _f adalah kelajuan akhir dan v _i, kelajuan awal benda. Perbedaan ini menunjukkan arah percepatan.
• dt = t _f – t _i , dimana t _f adalah waktu terakhir dan t _i waktu awal pergerakan. Kecuali dinyatakan lain, waktu awal biasanya diambil sebagai 0 detik.

Sebaliknya, terdapat hubungan proporsional antara gaya ( F ) yang diterapkan pada benda bermassa ( m ), dan percepatan ( a ) yang diperolehnya. Rumus yang menggambarkan hubungan ini adalah hukum kedua Newton:

•  F = ma maka a = F / m

Percepatan Rata-Rata

Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan (Δv) dibagi dengan interval waktu (Δt):
a_rata-rata=Δv/Δt=(v₂−v₁) / (t₂−t₁)​​

Percepatan Sesaat

Percepatan sesaat adalah percepatan pada suatu titik waktu tertentu dan dihitung sebagai turunan dari kecepatan terhadap waktu:
a(t)=dv(t)/dt​

Kecepatan dan Percepatan

Kecepatan dan percepatan adalah dua konsep yang berbeda. Kecepatan menunjukkan jumlah jarak yang ditempuh suatu benda dalam satuan waktu (itulah sebabnya ia mempunyai satuan m/s, misalnya), sedangkan percepatan adalah variasi kecepatan tersebut dalam satuan waktu (dan itulah sebabnya ia memiliki satuan m/s ² , misalnya).

Ini dapat membantu Anda: Kecepatan cahaya

Contoh percepatan

• Sebuah bola bilyar mengalami percepatan jika dipukul dengan isyarat. Dengan mengetahui gaya yang diberikan oleh isyarat dan massa bola, kita dapat memperoleh percepatannya.
• Jika kita mengetahui kecepatan kereta api sesaat sebelum mulai mengerem dan waktu yang diperlukan untuk mencapai kecepatan nol, maka kita dapat menghitung perlambatannya (percepatan negatif).
• Sebuah benda dilempar dari balkon (maka kelajuan awalnya nol) dan karena adanya gaya gravitasi, benda tersebut akan jatuh dengan kelajuan yang semakin bertambah hingga maksimum di lantai. Jika kita mengetahui kecepatan akhir dan waktu yang dibutuhkan untuk jatuh, kita dapat memperoleh percepatan (yang merupakan percepatan gravitasi).

Jenis-Jenis Percepatan

Percepatan Linear

Percepatan linear terjadi pada gerak sepanjang garis lurus. Misalnya, mobil yang mempercepat di jalan raya.

Percepatan Sentripetal

Percepatan sentripetal adalah percepatan yang mengarahkan benda ke pusat lintasan melingkar ketika benda bergerak melingkar dengan kecepatan konstan. Rumus percepatan sentripetal adalah:
a_sentripetal=v²/r​
di mana $v$ adalah kecepatan linear dan $r$ adalah jari-jari lintasan melingkar.

Percepatan Angular

Percepatan angular adalah percepatan yang terkait dengan perubahan kecepatan sudut suatu benda yang bergerak rotasi. Rumus percepatan angular ($\alpha$) adalah:
α=dω/dt​
di mana $\omega$ adalah kecepatan sudut.

Aplikasi Percepatan dalam Kehidupan Sehari-Hari

1. Kendaraan Bermotor

Percepatan adalah konsep penting dalam desain dan analisis kinerja kendaraan bermotor. Pengendara sering kali memperhatikan percepatan saat mempercepat atau memperlambat kendaraan mereka.

2. Olahraga

Atlet dan pelatih menggunakan konsep percepatan untuk meningkatkan kinerja dalam berbagai cabang olahraga, seperti lari, sepak bola, dan balap sepeda. Percepatan mempengaruhi bagaimana seorang atlet memulai dan mempertahankan kecepatan.

3. Roller Coaster

Desain roller coaster menggunakan prinsip percepatan untuk memastikan pengalaman yang aman dan menyenangkan bagi pengunjung. Percepatan menentukan gaya yang dirasakan oleh penumpang selama perjalanan.

4. Penerbangan dan Antariksa

Pesawat terbang dan roket menggunakan konsep percepatan untuk lepas landas, terbang, dan mendarat. Dalam misi antariksa, percepatan gravitasi dan percepatan roket adalah faktor penting dalam perencanaan dan pelaksanaan misi.

5. Peralatan Elektronik

Sensor percepatan (akselerometer) digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, seperti smartphone dan perangkat kebugaran, untuk mendeteksi orientasi dan gerakan.

Kesimpulan

Percepatan adalah konsep fundamental dalam fisika yang menggambarkan perubahan kecepatan suatu benda dalam suatu interval waktu. Dengan berbagai rumus dan jenis percepatan, konsep ini diaplikasikan dalam banyak aspek kehidupan sehari-hari dan teknologi modern. Dari kendaraan bermotor hingga perangkat elektronik, pemahaman tentang percepatan membantu dalam pengembangan teknologi dan meningkatkan kualitas hidup manusia.

Referensi

1. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of Physics. John Wiley & Sons.
2. Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning.
3. Tipler, P. A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers. W.H. Freeman.
4. Young, H. D., & Freedman, R. A. (2015). University Physics with Modern Physics. Pearson.
5. Giancoli, D. C. (2013). Physics: Principles with Applications. Pearson.

FAQs tentang Percepatan

Apa itu Percepatan?

Percepatan adalah perubahan kecepatan suatu benda dalam satuan waktu tertentu. Hal ini terjadi ketika kecepatan suatu benda berubah, baik dalam hal peningkatan atau penurunan kecepatan.

Bagaimana Cara Menghitung Percepatan?

Percepatan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Percepatan (a) = Perubahan Kecepatan (Δv) / Waktu (t)

Dalam rumus ini, perubahan kecepatan (Δv) adalah selisih antara kecepatan akhir (v akhir) dan kecepatan awal (v awal), sedangkan waktu (t) adalah interval waktu dalam satuan yang sama.

Apa Satuan Percepatan?

Satuan percepatan dalam sistem Internasional adalah meter per detik kuadrat (m/s²). Namun, ada juga satuan lain yang digunakan, seperti kilometer per jam kuadrat (km/h²) atau gravitasi bumi (g).

Apa Perbedaan Antara Kecepatan dan Percepatan?

Kecepatan dan percepatan adalah dua konsep yang berbeda dalam fisika. Kecepatan mengacu pada seberapa cepat suatu benda bergerak dalam satu arah, sedangkan percepatan mengacu pada perubahan kecepatan suatu benda dalam satuan waktu tertentu.

Kecepatan adalah besaran vektor karena memiliki magnitude (besar) dan arah. Percepatan juga adalah besaran vektor karena memiliki magnitude dan arah. Namun, arah percepatan tidak selalu sejalan dengan arah gerak benda.

Bagaimana Faktor-faktor yang Mempengaruhi Percepatan?

Berikut adalah beberapa faktor yang mempengaruhi percepatan:

1. Besar Gaya

Percepatan suatu benda berbanding lurus dengan besar gaya yang diberikan padanya. Semakin besar gaya yang diberikan, semakin besar pula percepatan yang dihasilkan.

2. Massa Benda

Percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda. Semakin besar massa benda, semakin kecil percepatan yang dihasilkan oleh gaya yang sama.

3. Hambatan Lingkungan

Hambatan lingkungan seperti gesekan udara atau gesekan dengan permukaan dapat mempengaruhi percepatan suatu benda. Hambatan ini dapat mengurangi percepatan yang dihasilkan oleh gaya yang bekerja pada benda.

Apa Hubungan Antara Percepatan dan Gerak Lurus Beraturan (GUB)?

Percepatan dalam gerak lurus beraturan (GUB) adalah nol. Gerak lurus beraturan adalah gerakan benda dengan kecepatan konstan, sehingga tidak ada perubahan kecepatan dan percepatan dalam gerakan ini.

Apa Contoh Percepatan dalam Kehidupan Sehari-hari?

Ada banyak contoh percepatan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa contohnya adalah:

1. Mobil yang Mempercepat

Ketika mobil mulai bergerak dari keadaan diam, percepatannya meningkat seiring dengan peningkatan kecepatannya. Hal yang sama terjadi ketika mobil berhenti dan kemudian mulai bergerak lagi.

2. Memukul Bola

Saat Anda memukul bola dengan raket atau tangan, bola akan mengalami percepatan karena kecepatannya berubah secara tiba-tiba.

3. Naik Roller Coaster

Saat naik roller coaster, percepatan yang tinggi terjadi ketika roller coaster naik ke atas bukit atau turun dengan cepat.

Bagaimana Percepatan Terkait dengan Gravitasi?

Percepatan yang terkait dengan gravitasi dikenal sebagai percepatan gravitasi atau percepatan gravitasi bumi. Percepatan gravitasi adalah percepatan yang dialami oleh suatu benda yang jatuh bebas di bawah pengaruh gravitasi bumi.

Nilai percepatan gravitasi bumi secara umum didefinisikan sebagai 9,8 m/s². Ini berarti bahwa setiap detik, kecepatan suatu benda yang jatuh bebas meningkat sebesar 9,8 meter per detik.

Apakah Percepatan Selalu Positif?

Tidak, percepatan tidak selalu positif. Percepatan dapat positif, negatif, atau nol, tergantung pada arah perubahan kecepatan benda.

Jika kecepatan benda meningkat, percepatan positif. Jika kecepatan benda berkurang, percepatan negatif. Jika kecepatan benda tetap konstan, percepatan nol.

Bagaimana Percepatan Dapat Digunakan dalam Olahraga?

Percepatan memiliki peran penting dalam olahraga. Beberapa contoh penggunaan percepatan dalam olahraga adalah:

1. Lari Cepat

Dalam lomba lari cepat, atlet harus mampu mempercepat dengan cepat dari posisi awal untuk mencapai kecepatan tertinggi dalam waktu yang singkat.

2. Loncat Jauh atau Tinggi

Percepatan diperlukan untuk mencapai kecepatan yang cukup untuk melompat jauh atau tinggi dalam cabang olahraga loncat jauh atau tinggi.

3. Balap Mobil atau Sepeda

Percepatan yang cepat diperlukan dalam balap mobil atau sepeda untuk mengalahkan pesaing dan mencapai kecepatan tertinggi dengan cepat.

Bagaimana Percepatan Mempengaruhi Keselamatan dalam Berkendaraan?

Percepatan memiliki dampak besar terhadap keselamatan dalam berkendaraan. Ketika kendaraan mengalami percepatan atau perlambatan yang tiba-tiba, penumpang dalam kendaraan dapat mengalami gaya yang tinggi, yang dapat menyebabkan cedera serius.

Pengemudi dan penumpang harus selalu mengikuti aturan lalu lintas dan mengemudi dengan bijak untuk menghindari percepatan yang tiba-tiba atau perlambatan yang berlebihan. Selain itu, penggunaan sabuk pengaman dan sistem keamanan kendaraan yang baik juga penting untuk melindungi penumpang dari dampak percepatan yang tidak terduga.

Bagaimana Cara Meningkatkan Percepatan?

Untuk meningkatkan percepatan, beberapa hal yang dapat dilakukan adalah:

1. Mengurangi Hambatan

Dengan mengurangi hambatan seperti gesekan udara atau gesekan dengan permukaan, percepatan dapat ditingkatkan. Contohnya adalah menggunakan desain aerodinamis dalam mobil atau sepeda yang mengurangi hambatan udara.

2. Meningkatkan Tenaga

Dengan meningkatkan kekuatan dan daya otot, percepatan dapat ditingkatkan. Latihan kekuatan dan kecepatan, seperti latihan sprint atau latihan beban, dapat membantu meningkatkan kekuatan otot dan kemampuan percepatan.

3. Mengoptimalkan Teknik

Dalam olahraga, mengoptimalkan teknik berlari, melompat, atau bersepeda dapat membantu meningkatkan percepatan. Dengan menggunakan teknik yang benar, kekuatan dan energi dapat digunakan secara efisien untuk menghasilkan percepatan yang optimal.