Kelajuan dan kecepatan

Mobil dengan kelajuan 90 km/h menempuh 25 meter setiap detik, kira-kira sepanjang dua bus.

Seberapa cepat? Kelajuan adalah jarak per waktu

Kelajuan menjawab pertanyaan "seberapa cepat?". Kelajuan rata-rata adalah jarak yang ditempuh dibagi waktu tempuhnya. Pelari cepat yang menempuh 100 m dalam 12.5 s memiliki kelajuan rata-rata 100 ÷ 12.5 = 8 m/s. Ini tidak berarti ia berlari tepat 8 m/s sepanjang waktu. Ia berangkat dari keadaan diam, menambah kelajuan, dan mungkin sedikit melambat menjelang akhir. Nilai rata-rata merangkum semua perubahan itu menjadi satu angka.

Angka pada speedometer mobil berbeda: yang ditampilkan adalah kelajuan sesaat, yaitu kelajuan pada satu saat tertentu. Jika jarak tempuh diukur dalam selang waktu yang sangat singkat, misalnya seperseratus detik, lalu dibagi dengan selang waktu itu, hasilnya mendekati kelajuan sesaat. Alat pengukur kelajuan polisi dan aplikasi GPS ponsel menggunakan cara sejenis.

Kecepatan juga menyatakan arah

Kecepatan adalah kelajuan beserta arahnya. Kecepatan rata-rata adalah perpindahan dibagi waktu: v = Δx ÷ Δt. Karena memakai perpindahan, perjalanan pulang-pergi memiliki kecepatan rata-rata nol meskipun kelajuan rata-ratanya tinggi. Pesepeda yang menempuh 6 km pergi dan 6 km kembali dalam satu jam memiliki kelajuan rata-rata 12 km/h dan kecepatan rata-rata 0 km/h. Pada gerak lurus satu arah, kelajuan rata-rata sama dengan besar kecepatan rata-rata. Keduanya dapat berbeda ketika lintasan melengkung atau berbalik arah. Kelajuan sesaat selalu sama dengan besar kecepatan sesaat.

Mobil yang mengitari bundaran dengan kelajuan tetap 30 km/h memiliki kelajuan konstan, tetapi kecepatannya terus berubah karena arahnya terus berubah. Ini akan penting nanti: laju perubahan kecepatan terhadap waktu disebut percepatan, jadi mobil yang berbelok dengan kelajuan tetap tetap mengalami percepatan.

Satuan: meter per detik dan kilometer per jam

Fisika memakai meter per detik (m/s). Rambu jalan memakai kilometer per jam (km/h) atau mil per jam. Untuk mengonversinya, ingat bahwa 1 km = 1000 m dan 1 h = 3600 s, sehingga 1 m/s = 3600 m per jam = 3.6 km/h. Kalikan m/s dengan 3.6 untuk mendapatkan km/h, dan bagi km/h dengan 3.6 untuk mendapatkan m/s. Mobil dengan kelajuan 90 km/h bergerak 90 ÷ 3.6 = 25 m/s. Bunyi di udara bersuhu 20 °C merambat sekitar 343 m/s, atau sekitar 1235 km/h.

Perjalanan nyata memadukan bagian cepat dan lambat, sehingga nilai rata-rata dapat menyembunyikan banyak hal. Misalkan kamu berkendara 30 km dengan kelajuan 60 km/h, lalu 30 km dengan kelajuan 30 km/h. Bagian pertama memerlukan setengah jam dan bagian kedua satu jam penuh. Jadi, 60 km ditempuh dalam 1.5 jam dan kelajuan rata-ratanya 40 km/h, bukan 45 km/h seperti hasil rata-rata langsung kedua kelajuan. Bagian lambat berlangsung lebih lama, sehingga pengaruhnya lebih besar. Selalu bagi jarak total dengan waktu total.

Tiga cara memakai v = d ÷ t

Hubungan yang sama menjawab tiga jenis pertanyaan. Kelajuan: v = d ÷ t. Jarak: d = v × t, jadi kereta dengan kelajuan 50 m/s menempuh 50 × 60 = 3000 m dalam satu menit. Waktu: t = d ÷ v, jadi berjalan 1500 m dengan kelajuan 1.25 m/s memerlukan 1200 s, atau 20 menit. Sebelum membagi atau mengalikan, pastikan satuannya sesuai: kilometer dengan jam, meter dengan detik.