Kecepatan dan Kelajuan

Dua Besaran untuk Cepat Lambat Gerak

Ketika benda bergerak, kita dapat bertanya dengan dua cara. Pertama, seberapa cepat lintasan ditempuh? Jawabannya adalah kelajuan. Kedua, seberapa cepat posisi berubah ke arah tertentu? Jawabannya adalah kecepatan.

Kelajuan adalah besaran skalar, sehingga hanya memiliki nilai. Kecepatan adalah besaran vektor, sehingga memiliki nilai dan arah.

\begin{aligned} \text{kelajuan} &= \frac{s}{\Delta t} \\ v &= \frac{\Delta x}{\Delta t} \end{aligned}

Simbol $s$ menyatakan jarak tempuh, $\Delta x$ menyatakan perpindahan pada garis lurus, dan $\Delta t$ menyatakan selang waktu. Kalau kita membahas satu perjalanan utuh, rumus ini membaca kelajuan dan kecepatan selama selang waktu itu.

Kelajuan memakai seluruh jarak tempuh. Kecepatan memakai perpindahan bersih beserta tandanya.

Gerak Mobil pada Satu Garis

Pilih gerak mobil untuk membandingkan garis hijau jarak tempuh dengan garis ungu saat posisi akhirnya berubah.

Jarak tempuh: $s=24\text{ m}$
Perpindahan: $\Delta x=+8\text{ m}$
Kelajuan rata-rata: $\frac{s}{\Delta t}=6\text{ m/s}$
Kecepatan rata-rata: $v=+2\text{ m/s}$

Lintasan dan Perubahan Posisi Tidak Sama

Untuk membedakannya, periksa dua hal: panjang lintasan yang benar-benar ditempuh dan perubahan posisi dari awal ke akhir. Kelajuan dihitung dari seluruh jarak, sedangkan kecepatan dihitung dari perpindahan bersih per waktu.

Pada gerak lurus tanpa berbalik, besar kelajuan dan besar kecepatan dapat sama. Namun jika benda sempat berbalik arah, jaraknya menjadi lebih besar daripada perpindahannya.

Gerak benda	Jarak tempuh	Perpindahan
Bergerak lurus dari $0 \text{ m}$ ke $8 \text{ m}$	$8 \text{ m}$	$+8 \text{ m}$
Bergerak dari $0 \text{ m}$ ke $8 \text{ m}$ lalu kembali ke $4 \text{ m}$	$12 \text{ m}$	$+4 \text{ m}$
Bergerak dari $0 \text{ m}$ ke $8 \text{ m}$ lalu kembali ke $0 \text{ m}$	$16 \text{ m}$	$0 \text{ m}$

Perhatikan baris terakhir. Bendanya jelas bergerak karena jaraknya $16 \text{ m}$ , tetapi perubahan posisi akhirnya nol karena kembali ke titik awal.

Kelajuan Membaca Panjang Lintasan

Misalkan benda bergerak dari posisi $0 \text{ m}$ ke $8 \text{ m}$ , lalu kembali ke posisi $4 \text{ m}$ dalam $4 \text{ s}$ .

Jarak tempuhnya adalah:

s=8 \text{ m}+4 \text{ m}=12 \text{ m}

Kelajuannya:

\text{kelajuan}=\frac{12 \text{ m}}{4 \text{ s}}=3 \text{ m/s}

Nilai itu hanya menyatakan cepat lambat gerak sepanjang lintasan, belum menyebut arah gerak bersihnya.

Karena itu, kelajuan selalu bernilai positif. Selama benda benar-benar bergerak menempuh lintasan, panjang lintasannya bertambah.

Kecepatan Membaca Arah

Pada contoh yang sama, perpindahan benda adalah:

\Delta x=4 \text{ m}-0 \text{ m}=+4 \text{ m}

Kecepatannya:

v=\frac{+4 \text{ m}}{4 \text{ s}}=+1 \text{ m/s}

Tanda positif berarti arah kecepatan bersihnya ke kanan. Jika hasilnya negatif, arah kecepatan bersihnya ke kiri.

Jadi, kecepatan rata-rata perlu dibaca bersama arah positif yang dipilih di awal. Tanpa arah acuan, tanda positif atau negatif tidak punya makna yang jelas.

Saat Kelajuan dan Kecepatan Terlihat Berbeda

Sekarang bayangkan benda bergerak dari $0 \text{ m}$ ke $8 \text{ m}$ , lalu kembali lagi ke $0 \text{ m}$ dalam $4 \text{ s}$ .

Jarak tempuhnya $16 \text{ m}$ , sehingga kelajuannya:

\text{kelajuan}=\frac{16 \text{ m}}{4 \text{ s}}=4 \text{ m/s}

Perpindahannya $0 \text{ m}$ , sehingga kecepatannya:

v=\frac{0 \text{ m}}{4 \text{ s}}=0 \text{ m/s}

Jadi, nilai kelajuan dapat tidak nol sementara kecepatan selama perjalanan itu nol. Ini tidak bertentangan. Kelajuan membaca panjang lintasan, sedangkan kecepatan membaca perubahan posisi dari awal ke akhir.

Memilih Rumus yang Tepat

Besaran	Berdasarkan	Memiliki arah?	Contoh satuan
Kelajuan	Jarak tempuh	Tidak	$\text{m/s}$
Kecepatan	Perpindahan	Ya	$\text{m/s}$ ke kanan

Kalau soal bertanya "seberapa cepat lintasan ditempuh", pakai jarak dan kelajuan. Kalau soal bertanya "seberapa cepat posisi berubah ke arah tertentu", pakai perpindahan dan kecepatan.