Percepatan

Percepatan Menyatakan Perubahan Kecepatan

Saat mobil baru mulai jalan, badan kita terasa terdorong ke belakang. Saat mobil direm, badan terasa terdorong ke depan. Dalam kedua kejadian tersebut, kecepatan mobil berubah.

Dalam fisika, percepatan rata-rata menyatakan perubahan kecepatan dalam suatu selang waktu. Karena kecepatan memiliki besar dan arah, percepatan juga perlu dibaca bersama arah positif yang kita pilih.

Kendaraan mengalami percepatan saat bergerak makin cepat, makin lambat, atau berganti arah karena ketiganya mengubah kecepatan.

\begin{aligned} \vec{a}_{\text{rata-rata}} &= \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} \\ &= \frac{\vec{v}_t-\vec{v}_0}{t_t-t_0} \end{aligned}

Satuan percepatan adalah $\text{m/s}^2$ . Jika percepatannya tetap pada $a=2\text{ m/s}^2$ , kecepatan bertambah $2\text{ m/s}$ setiap $1\text{ s}$ . Dalam keadaan khusus ini, percepatan rata-rata pada selang mana pun sama dengan percepatan pada setiap saat.

Dari Jejak Ticker Timer ke Gradien

Ticker timer memberi tanda pada pita kertas dalam selang waktu yang sama. Untuk gerak pada satu garis lurus tanpa berbalik arah, jarak antartanda yang makin renggang menunjukkan kelajuan yang membesar, jarak yang sama menunjukkan kelajuan tetap, dan jarak yang makin rapat menunjukkan kelajuan yang mengecil. Jarak antartanda saja tidak menunjukkan tanda kecepatan, sehingga arah positif yang dipilih tetap diperlukan.

Grafik kecepatan-waktu menempatkan kecepatan pada sumbu vertikal dan waktu pada sumbu horizontal. Kemiringan segmennya, yaitu $\Delta v/\Delta t$ , merupakan percepatan rata-rata pada selang tersebut. Pada segmen garis lurus, kemiringannya tetap dan memberi percepatan pada setiap saat di dalam segmen.

Gunakan jejak gerak untuk membandingkan kecepatan dari satu selang ke selang berikutnya. Lalu gunakan kemiringan grafik untuk menghitung perubahan itu tiap detik.

Pada grafik, garis putus-putus menunjukkan grafik lengkap yang saling tersambung. Garis tebal adalah segmen yang sedang dibaca. Jika garisnya naik, kecepatannya bertambah. Jika datar, kecepatannya tetap. Jika turun, kecepatannya berkurang. Percepatan rata-rata pada segmen itu adalah perbandingan $\Delta v$ terhadap $\Delta t$ .

Cara Membaca Tanda Percepatan

Tanda positif, nol, atau negatif tidak boleh dibaca sendirian. Tanda itu selalu bergantung pada arah positif yang dipilih. Pada contoh satu dimensi, kita anggap arah ke kanan sebagai positif.

Tanda percepatan	Perubahan kecepatan	Bacaan pada arah positif
$a>0$	$v_t>v_0$

Bagian terakhir sering membuat siswa keliru. Percepatan negatif bukan otomatis berarti benda bergerak ke kiri. Percepatan negatif berarti perubahan kecepatannya mengarah ke sisi negatif dari sumbu yang dipilih.

Menghitung Perubahan Kecepatan Setiap Detik

Misalkan kecepatan mobil berubah dari $2\text{ m/s}$ menjadi $18\text{ m/s}$ dalam $4\text{ s}$ . Percepatan rata-ratanya:

\begin{aligned} a_{\text{rata-rata}} &= \frac{v_t-v_0}{\Delta t} \\ &= \frac{18-2}{4} \\ &= 4\text{ m/s}^2 \end{aligned}

Hasil itu berarti kecepatan bertambah $4\text{ m/s}$ setiap detik. Urutannya menjadi $2\text{ m/s}$ , $6\text{ m/s}$ , $10\text{ m/s}$ , dan seterusnya jika percepatannya tetap.

Karena contoh ini menganggap percepatannya tetap, nilai yang sama berlaku pada setiap saat. Sekarang bandingkan dengan mobil yang kecepatannya berubah dari $18\text{ m/s}$ menjadi $2\text{ m/s}$ dalam $4\text{ s}$ .

\begin{aligned} a_{\text{rata-rata}} &= \frac{2-18}{4} \\ &= -4\text{ m/s}^2 \end{aligned}

Nilai $-4\text{ m/s}^2$ berarti kecepatan berkurang $4\text{ m/s}$ setiap detik jika mobil masih bergerak ke arah positif.

Percepatan Nol dan Kecepatan Konstan

Jika $a=0$ , kecepatan benda tidak berubah. Itu tidak selalu berarti benda diam. Benda bisa tetap bergerak dengan kecepatan konstan, misalnya $10\text{ m/s}$ ke kanan.

Cara cepat memeriksa apakah benda diam atau bergerak adalah melihat kecepatan dan percepatan. Jika $a=0$ dan $v=0$ , benda diam. Jika $a=0$ tetapi $v\neq 0$ , benda bergerak lurus dengan kecepatan tetap.