GERAKAN BUJURSANGKAR SERAGAM: KARAKTERISTIK, RUMUS, LATIHAN - FISIK - 2025

The gerak seragam bujursangkar atau kecepatan konstan adalah bahwa di mana partikel bergerak sepanjang garis lurus dan dengan kecepatan konstan. Dengan cara ini, ponsel menempuh jarak yang sama dalam waktu yang sama. Misalnya, jika dalam 1 detik Anda menempuh jarak 2 meter, setelah 2 detik Anda akan menempuh jarak 4 meter dan seterusnya.

Untuk membuat deskripsi yang akurat tentang gerakan, apakah itu bujursangkar seragam atau lainnya, perlu untuk menetapkan titik referensi, juga disebut asal, sehubungan dengan perubahan posisi ponsel.

Gambar 1. Sebuah mobil yang melaju di jalan lurus dengan kecepatan konstan memiliki gerakan bujursangkar yang seragam. Sumber: Pixabay.

Jika pergerakan berjalan seluruhnya di sepanjang garis lurus, menarik juga untuk mengetahui ke arah mana ponsel berjalan di sepanjang itu.

Pada garis horizontal, ada kemungkinan ponsel bergerak ke kanan atau ke kiri. Perbedaan antara kedua situasi tersebut dibuat oleh tanda, konvensi yang biasa adalah sebagai berikut: ke kanan saya ikuti (+) dan ke kiri saya tanda (-).

Ketika kecepatannya konstan, ponsel tidak mengubah arah atau inderanya, dan juga besaran kecepatannya tetap tidak berubah.

karakteristik

Karakteristik utama dari gerak bujursangkar seragam (MRU) adalah sebagai berikut:

-Gerakan selalu berjalan di sepanjang garis lurus.

Ponsel -A dengan MRU menempuh jarak atau ruang yang sama dalam waktu yang sama.

-Kecepatan tetap tidak berubah baik dalam besaran maupun arah dan pengertian.

-MRU tidak memiliki akselerasi (tidak ada perubahan kecepatan).

-Karena kecepatan v tetap konstan pada waktu t, grafik besarnya sebagai fungsi waktu adalah garis lurus. Pada contoh di gambar 2, garis diwarnai hijau dan nilai kecepatan terbaca pada sumbu vertikal, kira-kira +0.68 m / s.

Gambar 2. Grafik kecepatan terhadap waktu untuk MRU. Sumber: Wikimedia Commons.

-Grafik posisi x terhadap waktu adalah garis lurus, yang kemiringannya sama dengan kecepatan ponsel. Jika garis pada grafik x vs t horizontal berarti mobil diam, jika slope positif (grafik gambar 3) kecepatan juga positif.

Gambar 3. Grafik posisi sebagai fungsi waktu untuk sebuah ponsel dengan MRU yang dimulai dari titik asal. Sumber: Wikimedia Commons.

Jarak yang ditempuh dari grafik v vs. t

Ketahui jarak yang ditempuh oleh ponsel saat grafik v vs. tersedia. t sangat sederhana. Jarak yang ditempuh sama dengan area di bawah garis dan dalam interval waktu yang diinginkan.

Misalkan Anda ingin mengetahui jarak yang ditempuh oleh ponsel gambar 2 dalam interval antara 0,5 dan 1,5 detik.

Luas ini adalah luas persegi panjang yang diarsir pada gambar 4. Ini dihitung dengan mencari hasil perkalian alas persegi panjang dengan tingginya, yang nilainya dibaca dari grafik.

Gambar 4. Area yang diarsir sama dengan jarak yang ditempuh. Sumber: dimodifikasi dari Wikimedia Commons.

Jarak selalu berupa besaran positif, terlepas dari apakah itu ke kanan atau ke kiri.

Rumus dan persamaan

Dalam MRU, kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat selalu sama dan karena nilainya adalah kemiringan grafik x vs t sesuai dengan garis, persamaan yang sesuai sebagai fungsi waktu adalah sebagai berikut:

-Posisi sebagai fungsi waktu: x (t) = x _o + vt

Ketika v = 0 itu berarti ponsel sedang diam. Istirahat adalah kasus gerakan tertentu.

-Aceleration sebagai fungsi waktu: a (t) = 0

Pada gerak bujursangkar yang seragam tidak ada perubahan kecepatan, oleh karena itu percepatannya nol.

Latihan terselesaikan

Saat menyelesaikan latihan, pastikan situasinya sesuai dengan model yang akan digunakan. Secara khusus, sebelum menggunakan persamaan MRU, perlu dipastikan bahwa persamaan tersebut dapat diterapkan.

Latihan yang diselesaikan berikut adalah masalah dengan dua ponsel.

Latihan terselesaikan 1

Dua atlet mendekati satu sama lain dengan kecepatan konstan masing-masing 4,50 m / s dan 3,5 m / s, awalnya dipisahkan oleh jarak 100 meter, seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Jika masing-masing menjaga kecepatannya konstan, carilah: a) Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk bertemu? b) Bagaimana posisi masing-masing pada saat itu?

Gambar 5. Dua pelari bergerak dengan kecepatan konstan ke arah satu sama lain. Sumber: buatan sendiri.

Larutan

Hal pertama adalah menunjukkan asal mula sistem koordinat yang akan dijadikan acuan. Pilihannya tergantung pada preferensi orang yang menyelesaikan masalah.

Biasanya x = 0 dipilih tepat di titik awal ponsel, bisa di koridor kiri atau kanan, bahkan bisa dipilih di tengah keduanya.

a) Kita akan memilih x = 0 untuk pelari kiri atau pelari 1, oleh karena itu posisi awalnya adalah x ₀₁ = 0 dan untuk pelari 2 adalah x ₀₂ = 100 m. Pelari 1 bergerak dari kiri ke kanan dengan kecepatan v ₁ = 4,50 m / sedangkan pelari 2 bergerak dari kanan ke kiri dengan kecepatan -3,50 m / s.

Persamaan gerak untuk pelari pertama

Persamaan gerak untuk pelari kedua

Karena waktu yang sama untuk kedua t ₁ = t ₂ = t, maka jika bertemu posisi keduanya akan sama, maka x ₁ = x ₂ . Sesuai:

Ini adalah persamaan derajat pertama untuk waktu, yang solusinya adalah t = 12,5 s.

b) Kedua pelari berada di posisi yang sama, oleh karena itu hal ini ditemukan dengan mengganti waktu yang diperoleh di bagian sebelumnya di salah satu persamaan posisi. Misalnya, kita dapat menggunakan broker 1:

Hasil yang sama diperoleh dengan mengganti t = 12,5 s dalam persamaan posisi untuk pelari 2.

-Latihan terselesaikan 2

Kelinci menantang kura-kura untuk berlari dalam jarak 2,4 km dan untuk bersikap adil memberinya waktu setengah jam untuk memulai. Dalam permainan, penyu maju dengan kecepatan 0,25 m / s, yang merupakan jumlah maksimum yang dapat ia jalankan. Setelah 30 menit, kelinci berlari dengan kecepatan 2 m / s dan segera menyusul kura-kura.

Setelah melanjutkan selama 15 menit lagi, dia pikir dia punya waktu untuk tidur siang dan masih memenangkan perlombaan, tetapi tertidur selama 111 menit. Ketika dia bangun dia berlari dengan sekuat tenaga, tetapi kura-kura itu sudah melewati garis finish. Temukan:

a) Dengan keuntungan apa kura-kura menang?

b) Waktu saat kelinci menyusul kura-kura

c) Saat kura-kura menyalip kelinci.

Solusi untuk)

Perlombaan dimulai pada t = 0. Posisi penyu: x _T = 0.25t

Gerakan kelinci memiliki bagian-bagian sebagai berikut:

Istirahat untuk keuntungan yang diberikan pada penyu: 0 <t <30 menit:

-Lomba untuk mengejar penyu dan terus berlari sedikit setelah melewatinya; total ada 15 menit pergerakan.

-Tidur selama 111 menit (istirahat)

-Bangun terlambat (sprint terakhir)

Durasi lari adalah: t = 2400 m / 0,25 m / s = 9600 s = 160 menit. Mulai saat ini kami mengambil 111 menit dari tidur siang dan 30 menit ke depan, yang menghasilkan 19 menit (1140 detik). Artinya Anda berlari selama 15 menit sebelum tidur dan 4 menit setelah bangun untuk sprint.

Saat ini kelinci menempuh jarak sebagai berikut:

d _L = 2 m / dtk. (15. 60 dtk) + 2 m / s (4. 60 dtk) = 1800 m + 480 m = 2280 m.

Karena jarak totalnya adalah 2400 meter, dengan mengurangi kedua nilai tersebut ternyata kelinci itu berjarak 120 meter dari mencapai tujuan.

Solusi b)

Posisi kelinci sebelum tidur adalah x _L = 2 (t - 1800), dengan pertimbangan penundaan selama 30 menit = 1800 detik. Menyamakan x _{T dan} x _L kita menemukan waktu di mana mereka:

Solusi c)

Pada saat kelinci disusul oleh kura-kura, ia tertidur 1800 meter dari awal:

Aplikasi

MRU adalah gerakan paling sederhana yang bisa dibayangkan dan oleh karena itu yang pertama dipelajari dalam kinematika, tetapi banyak gerakan kompleks dapat digambarkan sebagai kombinasi gerakan ini dan gerakan sederhana lainnya.

Jika seseorang meninggalkan rumahnya dan mengemudi sampai dia mencapai jalan raya lurus panjang yang dia tempuh dengan kecepatan yang sama untuk waktu yang lama, gerakannya dapat digambarkan secara global sebagai MRU, tanpa menjelaskan lebih jauh.

Tentunya orang tersebut perlu berkeliling beberapa kali sebelum masuk dan keluar dari jalan raya, namun dengan menggunakan model pergerakan ini durasi perjalanan dapat diperkirakan dengan mengetahui perkiraan jarak antara titik awal dan titik kedatangan.

Di alam, cahaya memiliki gerakan bujursangkar seragam yang kecepatannya 300.000 km / s. Demikian pula, pergerakan suara di udara dapat diasumsikan seragam bujursangkar dengan kecepatan 340 m / s dalam banyak aplikasi.

Saat menganalisis masalah lain, misalnya pergerakan pembawa muatan di dalam kabel konduktor, perkiraan MRU juga dapat digunakan untuk memberikan gambaran tentang apa yang terjadi di dalam konduktor.

Referensi

1. Bauer, W. 2011. Fisika untuk Teknik dan Sains. Volume 1. Mc Graw Hill.40-45.
2. Figueroa, D. Seri Fisika untuk Sains dan Teknik. Jilid ke-3. Edisi. Kinematika. 69-85.
3. Giancoli, D. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6 ^th . Ed Prentice Hall. 19-36.
4. Hewitt, Paul. 2012. Ilmu Fisika Konseptual. 5 ^th . Ed. Pearson. 14-18.
5. Kirkpatrick, L. 2007. Fisika: Pandangan di Dunia. 6 ^ta Editing disingkat. Pembelajaran Cengage. 15-19.
6. Wilson, J. 2011. Fisika 10. Pendidikan Pearson. 116-119.