Grafik Gerak Benda: Macam-Macam, Cara Membaca, Teladan Soal Dan Pembahasan

Gerak suatu benda sanggup digambarkan melalui suatu grafik. Didalam fisika terdapat beberapa jenis grafik gerak, yaitu grafik korelasi jarak terhadap waktu (grafik s-t), grafik korelasi kecepatan terhadap waktu (grafik v-t) dan grafik korelasi percepatan terhadap waktu (grafik a-t).

1. Grafik Hubungan Jarak Terhadap Waktu (Grafik s-t)

Perhatikan grafik s-t di atas. Dari grafik tersebut kita sanggup mengetahui perubahan jarak tempuh benda terhadap waktu. Pada grafik di atas, s (jarak) bertambah secara beraturan terhadap perubahan t. besar kecepatan rata-ratanya memenuhi persamaan sebagai diberikut:

vrata-rata

=

∆s/∆t

Dan jikalau grafik tersebut kita analisis dengan rumus trigonometri, ternyata ada korelasi antara kecepatan rata-rata dengan sudut kemienteng kurva yaitu:

tan α

=

∆s/∆t

Berdasarkan persamaan di atas berarti kecepatan rata-rata dari grafik s-t di atas memilih kemienteng kurva, sehingga

vrata-rata

=

tan α

Selain kecepatan rata-rata, kita juga sanggup mengetahui kecepatan sesaat gerak benda berdsarkan grafik s-t di atas. Kemienteng kurva dari titik A hingga B tetap (α = konstan) berarti kecepatan sesaatnya akan selalu sama dengan kecepatan rata-ratanya. Lalu bagaimana dengan bentuk grafik ibarat gambar diberikut ini.

Jika perubahan s terhadap t tidak tetap ibarat pada grafik s-t kedua, maka kecepatan pada dikala t sanggup ditetapkan sebagai kemienteng (gradien) garis singgung kurvanya. Perhatikan gambar grafik kedua ia atas. Pada t1 (t < t2), garis singgung naik berarti kemienteng garis positif dan kecepatan (v) positif.

Sebaliknya, pada t3 (t > t2), kecepatan akan negatif alasannya yaitu kemienteng garis negati (turun). Dari beberapa klarifikasi tersebut sanggup disimpulkan bahwa:

Kecepatan sesaat sanggup ditentukan dari gradien garis singgung kurva pada grafik korelasi jarak terhadap waktu atau grafik s – t.

Kecepatan sesaat dan kecepatan rata-rata sanggup kalian pahami secara mendalam dalam artikel tentang konsep kelajuan dan kecepatan.

Untuk lebih memahami tentang cara membaca grafik korelasi jarak terhadap waktu, perhatikan contoh soal dan pembahasannya diberikut ini.

Gerak sebuah kendaraan beroda empat pada lintasan lurus mempunyai perubahan jarak dari contoh terhadap waktu ibarat yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dari grafik tersebut, tentukan:

a) Kecepatan rata-rata kendaraan beroda empat dari t = 0 s hingga dengan t = 5 s

b) Kecepatan rata-rata dari t = 5 s hingga dengan t = 10 s

c) Kecepatan pada dikala t = 3 s

d) Kecepatan pada dikala t = 9 s

Penyelesaian

a) Untuk interval waktu 0 < t < 5 s

t1 = 0 → s1 = 100 m

t2 = 0 → s2 = 150 m

kecepatan rata-ratanya memenuhi

v1 rata-rata = tan α

v1 rata-rata = (s2 – s1)/(t2 – t1)

v1 rata-rata = (150 – 100)/(5 – 0)

v1 rata-rata = 10 m/s

b) Untuk interval waktu 5 s < t < 10 s

t2 = 0 → s2 = 100 m

t3 = 0 → s3 = 150 m

kecepatan rata-ratanya memenuhi

v2 rata-rata = tan β

v2 rata-rata = (s3 – s2)/(t3 – t2)

v2 rata-rata = (0 – 150)/(10 – 5)

v2 rata-rata = - 30  m/s

c) Untuk interval waktu 0 < t < 5 s

kurva s-t-nya linier berarti kecepatannya tetap sehingga kecepatan pada dikala t = 3 s memenuhi persamaan

v (3) = v1 rata-rata = 10 m/s

d) Untuk interval waktu 5 s < t < 10 s

bentuk kurvanya juga linear sehingga kecepatan pada dikala t = 9 s adalah

v (9) = v2 rata-rata = 10 m/s

2. Grafik Hubungan Kecepatan Terhadap Waktu (Grafik v-t)

Grafik v-t sanggup menggambarkan perubahan kecepatan gerak benda terhadap waktu. Coba kalian perhatikan gambar grafik v-t di atas. Dari grafik tersebut kita sanggup mengetahui perubahan nilai kecepatan melalui grafik v-t secara langsung. Karena bentuk kurvanya lurus mendatar, maka kecepatan benda tersebut adalah konstan atau tetap.

Lalu perhatikan jenis grafik v-t di bawah ini

Pada grafik v-t kedua bentuk kurvanya linier naik yang berarti besar kecepatannya berubah beraturan. Informasi lebih jauh yang sanggup diperoleh dari grafik v-t adalah luas di bawah kurva hingga sumbu t. Luas inilah yang menyatakan besar perpindahan atau jarak benda yang bergerak.
Misalkan sebuah benda bergerak dengan grafik ibarat pada gambar grafik v-t kedua di atas. Jika jarak benda dari titik contoh mula-mula s0 maka setelah t detik jarak benda tersebut sanggup memenuhi persamaan sebagai diberikut:

s	=	s0 + ∆s
s	=	s0 + Luas tempat terarsir

Untuk lebih memahami tentang cara membaca grafik korelasi kecepatan terhadap waktu, perhatikan contoh soal dan pembahasannya diberikut ini.

Sebuah troli yang ditarik pada lantai mendatar sanggup bergerak lurus dan perubahan kecepatan sanggup diamati pada grafik gerak troli di atas. Tentukan jarak yang ditempuh troli pada dikala t = 4 s dan t = 10 s jikalau troli bergerak dari titik acuan!

Penyelesaian

Di titik acuan, pada dikala t = 0 kecepatan troli 2 m/s, sehingga

s0 = v0 t0

s0 = 2 × 0

s0 = 0

maka jarak tempuh troli memenuhi:

s

=

Luas Kurva

luas kurva sanggup di gambarkan ibarat pada gambar diberikut ini

Untuk t= 4 s

s = L1

s = luas trapesium terarsir kiri

s = ½ × (2 + 5) × 4

s = 14 m

Untuk t= 10 s

s = L1 + L2

s = luas trapesium + luas segitiga

s = [½ × (2 + 5) × 4] + [½ × (10 – 4) × 5]

s = 14 + 15

s = 29 m

Selain dipakai untuk mengidentifikasi nilai kecepatan dan jarak, grafik v-t juga sanggup dipakai untuk memilih besar percepatan rata-rata dan percepatan sesaat. Untuk lebih memahami terkena percepatan rata-rata dan sesaat, silahkan baca artikel tentang konsep percepatan.

Berikut ini yaitu contoh soal memilih percepatan rata-rata dan percepata sesaat melalui grafik v-t beserta penyelesaiannya.

Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s. kemudian kecepatannya berubah secara beraturan menjadi 10 m/s selama 10 sekon ibarat pada grafik di atas. Tentukan:

a) Percepatan rata-rata dari t = 0 hingga dengan t = 10 s.

b) Percepatan pada dikala t = 5 s

Penyelesaian

t = 0 → v0 = 4 m/s

t = 10 s → v = 10 m/s

a) Besar percepatan rata-ratanya sanggup diperoleh

a rata-rata = ∆v/∆t

a rata-rata = (10 – 4)/(10 – 0)

a rata-rata = 6/10

a rata-rata = 0,6 m/s2

b) Besar percepatan sesaat

Percepatan sesaat sanggup dihitung dengan menganalisis gambar grafik v-t. alasannya yaitu v berubah secara beraturan maka kurvanya linier naik ibarat pada gambar di atas. kurva linear berarti percepatannya tetap dan percepatan pada dikala t = 5 s sanggup ditentukan dari gradien kurva yaitu:

a (5) = tan α

a (5) = 6/10

a (5) = 0,6 m/s2

3. Grafik Hubungan Percepatan Terhadap Waktu (Grafik a-t)

Sama halnya dengan grafik v-t dimana luas tempat arsir kurva ke sumbu t sanggup dipakai untuk memilih besar jarak yang ditempuh benda, pada grafik a-t juga luas tempat arsir sanggup dipakai untuk memilih nilai bemasukan pada gerak yaitu kecepatan.Untuk lebih memahami terkena cara membaca grafik a-t, perhatikan contoh soal dan pembahasan diberikut ini.

Sebuah kapal motor yang mula-mula bergerak dengan kecepatan 36 km/jam, tiba-tiba mesinnya mati sehingga mengalami perlambatan a. Seperti ditunjukkan pada gambar di atas, tentukan besar kecepatan kapal pada t = 5 s!

Penyelesaian

Besar kecepatan kapal pada dikala t = 5 s sanggup ditentukan dengan cara menghitung luas grafik yang dibuat kurva percepatan menuju sumbu t. perhatikan gambar diberikut

Berdasarkan grafik di atas, maka

Kecepatan = luas tempat yang di arsir

v = luas persegi panjang

v = 5 × (1)

v = 5 m/s.

jadi kecepatan kapal pada dikala t = 5 sekon yaitu 5 m/s.

Demikianlah artikel tentang macam-macam grafik gerak benda, cara membaca dan menganalisis grafik serta contoh soal grafik gerak beserta pembahasannya. Semoga sanggup bermanfaa untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel diberikutnya.

Sumber https://www.fisikabc.com/

Share :