KECEPATAN RATA-RATA: RUMUS, CARA MENGHITUNGNYA, DAN LATIHAN DISELESAIKAN - FISIK - 2025

Kecepatan rata - rata partikel yang bergerak didefinisikan sebagai rasio antara variasi posisi yang dialami dan interval waktu yang digunakan dalam perubahan tersebut. Situasi paling sederhana adalah ketika partikel bergerak sepanjang garis lurus yang diwakili oleh sumbu x.

Misalkan benda bergerak menempati posisi x _{1 dan} x ₂ pada waktu t ₁ dan t ₂ berturut-turut. Definisi kecepatan rata-rata v _m direpresentasikan secara matematis seperti ini:

Satuan v _m dalam Sistem Internasional adalah meter / sekon (m / s). Satuan lain yang umum digunakan yang muncul dalam teks dan perangkat seluler adalah: km / j, cm / s, mil / j, kaki / s, dan lainnya, selama bentuknya panjang / waktu.

Huruf Yunani "Δ" dibaca "delta" dan digunakan untuk menunjukkan secara singkat perbedaan antara dua besaran.

Karakteristik vektor kecepatan rata-rata v

Kecepatan rata-rata merupakan karakteristik penting dari pergerakan. Sumber: Pixabay

Kecepatan rata-rata adalah sebuah vektor, karena berkaitan dengan perubahan posisi, yang selanjutnya disebut vektor perpindahan.

Kualitas ini ditunjukkan dengan huruf tebal atau panah di atas huruf yang menunjukkan besarnya. Namun, dalam satu dimensi, satu-satunya arah yang mungkin adalah sumbu x dan oleh karena itu notasi vektor dapat diabaikan.

Karena vektor memiliki besaran, arah, dan pengertian, tampilan awal pada persamaan tersebut menunjukkan bahwa kecepatan rata-rata akan memiliki arah dan pengertian yang sama dengan perpindahan.

Mari kita bayangkan partikel dalam contoh bergerak di sepanjang garis lurus. Untuk menggambarkan pergerakannya, perlu untuk menunjukkan titik referensi, yang akan menjadi "asal" dan akan dilambangkan sebagai O.

Partikel tersebut dapat bergerak menuju atau menjauh dari O, baik ke kiri maupun ke kanan. Diperlukan waktu singkat atau lama untuk mencapai posisi tertentu.

Besaran yang telah disebutkan: posisi, perpindahan, interval waktu dan kecepatan rata-rata menggambarkan perilaku partikel saat bergerak. Ini adalah besaran kinematik.

Untuk membedakan posisi atau lokasi di sebelah kiri O digunakan tanda (-) dan yang di sebelah kanan O diberi tanda (+).

Kecepatan rata-rata memiliki interpretasi geometris yang dapat dilihat pada gambar berikut. Ini adalah kemiringan garis yang melewati titik P dan Q. Saat memotong posisi kurva vs. waktu di dua titik, itu adalah garis garis potong.

Interpretasi geometris dari kecepatan rata-rata, sebagai kemiringan garis yang menghubungkan titik P dan Q. Sumber: す じ に く シ チ ュ ー.

Tanda-tanda kecepatan rata-rata

Untuk analisis berikut, harus diperhitungkan bahwa t ₂ > t ₁ . Artinya, momen berikutnya selalu lebih besar dari saat ini. Dengan cara ini t ₂ - t ₁ selalu positif, yang biasanya masuk akal setiap hari.

Kemudian tanda kecepatan rata-rata akan ditentukan oleh x ₂ - x ₁ . Perhatikan bahwa penting untuk memperjelas di mana titik O-asalnya- berada, karena ini adalah titik yang berkenaan dengan partikel yang disebut "ke kanan" atau "ke kiri".

Bisa "maju" atau "mundur", seperti yang diinginkan pembaca.

Jika kecepatan rata-rata positif, itu berarti bahwa rata-rata nilai "x" meningkat seiring waktu, meskipun ini tidak berarti bahwa nilai tersebut mungkin telah menurun di beberapa titik dalam periode waktu yang dianggap - Δt -.

Namun secara global, pada akhir zaman Δt, dia berakhir dengan posisi yang lebih besar daripada yang dia miliki di awal. Rincian gerakan diabaikan dalam analisis ini.

Bagaimana jika kecepatan rata-rata negatif? Kemudian itu berarti bahwa partikel tersebut berakhir dengan koordinat yang lebih kecil daripada koordinat awalnya. Dengan kasar dia mundur. Mari kita lihat beberapa contoh numerik:

Contoh 1 : Diberikan posisi awal dan akhir yang ditunjukkan, tunjukkan tanda kecepatan rata-rata. Kemana partikel itu bergerak secara global?

a) x ₁ = 3 m; x ₂ = 8 m

Jawab : x ₂ - x ₁ = 8 m - 3 m = 5 m. Kecepatan rata-rata positif, partikel bergerak maju.

b) x ₁ = 2 m; x ₂ = -3 m

Jawab : x ₂ - x ₁ = -3 m - 2 m = -5 m. Kecepatan rata-rata negatif, partikel bergerak mundur.

c) x ₁ = - 5 m; x ₂ = -12 m

Jawab : x ₂ - x ₁ = -12 m - (-5 m) = -7 m. Kecepatan rata-rata negatif, partikel bergerak mundur.

d) x ₁ = - 4 m; x ₂ = 10 m

Jawab : x ₂ - x ₁ = 10 m - (-4m) = 14 m. Kecepatan rata-rata positif, partikel bergerak maju.

Bisakah kecepatan rata-rata menjadi 0? Ya, selama titik awal dan titik kedatangannya sama. Apakah ini berarti bahwa partikel itu selalu diam sepanjang waktu?

Tidak, itu hanya berarti perjalanannya pulang pergi. Mungkin perjalanannya cepat atau mungkin sangat lambat. Untuk saat ini tidak diketahui.

Kecepatan rata-rata: kuantitas skalar

Hal ini mengarahkan kami untuk mendefinisikan istilah baru: kecepatan rata-rata. Dalam Fisika, penting untuk membedakan antara besaran vektor dan besaran non-vektor: skalar.

Untuk partikel yang melakukan perjalanan bolak-balik, kecepatan rata-rata adalah 0, tetapi kecepatan rata-ratanya mungkin atau tidak bisa sangat cepat. Untuk mengetahuinya, kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai:

Satuan untuk kecepatan rata-rata sama dengan satuan untuk kecepatan rata-rata. Perbedaan mendasar antara kedua besaran tersebut adalah bahwa kecepatan rata-rata mencakup informasi menarik tentang arah dan arah partikel.

Sebaliknya, kecepatan rata-rata hanya memberikan informasi numerik. Dengan itu, diketahui seberapa cepat atau lambat partikel itu bergerak, tetapi bukan apakah ia bergerak maju atau mundur. Jadi ini adalah besaran skalar. Bagaimana cara membedakannya saat menunjukkannya? Salah satu caranya adalah dengan meninggalkan tebal untuk vektor, atau dengan menempatkan panah di atasnya.

Dan penting untuk diperhatikan bahwa kecepatan rata-rata tidak harus sama dengan kecepatan rata-rata. Untuk perjalanan pulang pergi kecepatan rata-rata adalah nol, tetapi kecepatan rata-rata tidak. Keduanya memiliki nilai numerik yang sama bila Anda selalu berjalan ke arah yang sama.

Latihan diselesaikan

Anda berkendara pulang dari sekolah dengan santai pada kecepatan 95 km / jam sejauh 130 km. Hujan mulai turun dan melambat hingga 65 km / jam. Dia akhirnya pulang setelah mengemudi selama 3 jam 20 menit.

a) Seberapa jauh rumah Anda dari sekolah?

b) Berapa kecepatan rata-rata?

Jawaban:

a) Beberapa perhitungan awal diperlukan:

Perjalanan dibagi menjadi dua bagian, total jaraknya adalah:

d = d1 + d ₂ , dengan d1 = 130 km

t2 = 3.33 - 1.37 jam = 1.96 jam

Perhitungan d _2:

d ₂ = 65 km / jamx 1,96 jam = 125,4 km.

Jarak sekolah d1 + d ₂ = 255,4 km dari rumah.

b) Sekarang kecepatan rata-rata dapat ditemukan:

Referensi

1. Giancoli, D. Fisika. Prinsip dengan Aplikasi. Edisi Keenam. Prentice Hall. 21-22.
2. Resnick, R. (1999). Fisik. Volume 1. Edisi ketiga dalam bahasa Spanyol. Mexico. Editorial Compañía Continental SA de CV 20-21.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7 ma. Edisi. Mexico. Editor Pembelajaran Cengage. 21-23.