Fisika Dasar
Rekomendasi Buku Terkait Pengertian Jarak
Hubungan Roda-Roda dengan Rantai
Hubungan roda-roda selanjutnya masih berkaitan sama contoh yang udah gue sebutkan di atas. Yup, salah satu penerapan hubungan roda-roda dengan rantai ada pada gir belakang dan gir depan sepeda.
Coba kita balik lagi ke penjelasan rantai, gir, dan roda sepeda tadi, ya. Posisi gir depan menempel dengan pedal sepeda dan terhubung oleh rantai. Saat elo gowes pedal sepeda, gir depan akan berputar dan menggerakkan gir belakang yang juga tersambung ke rantai.
Hampir mirip motor, gir belakang juga menempel dengan ban belakang sepeda secara sepusat. Karena itulah, bagian belakang gir pada sepeda menggunakan prinsip roda dan poros yang terhubung oleh rantai.
Secara sederhana, gambaran hubungan roda-roda dengan rantai pada gir sepeda bisa elo perhatikan lewat gambar berikut.
Pada ilustrasi di atas, roda kuning mewakili gir belakang sepeda yang punya ukuran jari-jari lebih kecil (RA). Sementara, roda ungu adalah gir depan sepeda yang ukuran jari-jarinya lebih besar (RB).
Nah, dari penjelasan dan ilustrasi ini, apakah elo udah bisa menebak bagaimana bentuk persamaan untuk hubungan roda-roda dengan rantai?
Baca Juga: Ruang Lingkup Fisika Kelas 10, Belajar Apa sih di Fisika?
Frekuensi dari Kecepatan dan Panjang Gelombang
v : kecepatan gelombang (m/s)
𝜆 : panjang gelombang (m).
Jarak Secara Fisik
Sebuah penanda jalan yang menunjukkan jarak (Analogue Kid/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported).
Jarak secara fisik dapat merujuk beberapa hal berbeda, yaitu:
Definisi jarak yang tidak umum dapat berguna untuk memodelkan situasi fisik tertentu, tetapi juga dipakai dalam matematika murni:
Pada gambar di atas, jarak Euklides antara kedua titik dinyatakan dalam garis berwarna hijau. Garis berwarna merah, biru, dan kuning menyatakan jarak Manhattan antara dua titik yang sama
Ukuran jarak dalam kosmologi lebih rumit karena dipengaruhi oleh faktor ekspansi alam semesta, dan oleh efek-efek yang dijelaskan oleh teori relativitas (seperti kontraksi panjang benda bergerak).
Definisi “jarak” juga digunakan sebagai analogi untuk mengukur dua objek non-fisik dalam cara tertentu. Pada bidang ilmu komputer, terdapat notasi “jarak pengeditan” antara dua senarai (string). Sebagai contoh, kata “makan” dan “makam” yang hanya berbeda satu huruf, lebih dekat jaraknya daripada kata “makan” dan “malam” yang memiliki perbedaan dua huruf. Konsep ini digunakan dalam teori kode dan pada pemeriksa ejaan. Secara matematis, jarak dapat didefinisikan dalam beberapa cara:
Dalam matematika, ruang metrik adalah himpunan di mana jarak antar anggota-anggota himpunan terdefinisi. Dengan cara ini, banyak tipe “jarak” dapat dihitung, seperti traversal graf, perbandingan distribusi dan kurva, dan definisi tidak umum “ruang” (sebagai contoh lipatan dan refleksi).
Notasi jarak di teori graf digunakan untuk mendeskripsikan jejaring sosial, sebagai contoh bilangan Erdős atau bilangan Bacon—bilangan yang menunjukkan jauhnya hubungan kolaboratif seseorang dari matematikawan Paul Erdős dan dengan aktor Kevin Bacon.
Dalam psikologi, geografi manusia, dan ilmu sosial, jarak sering kali diartikan bukan sebagai ukuran yang objektif, tetapi sebagai pengalaman subjektif.
Rumus Hubungan Roda-Roda dengan Rantai
Dalam hubungan roda-roda dengan rantai, ketika sepeda bergerak maju, gir depan dan gir belakang sepeda akan berputar searah jarum jam. Artinya, arah kecepatan sudut kedua gir adalah sama.
Tapi, karena gir depan dan gir belakang sepeda terhubung dengan rantai, gerakan keduanya juga menimbulkan kecepatan linear. Hal ini disebabkan karena adanya singgungan antara gir dan rantai.
Sedikit berbeda dengan hubungan roda-roda sepusat, roda yang dihubungkan dengan rantai akan mempunyai arah dan besar kecepatan linear yang sama. Dengan kata lain, bentuk persamaan awalnya bisa ditulis seperti berikut.
VA = kecepatan linear gir belakang atau gir kuning
VB = kecepatan linear gir depan atau gir ungu
Sementara itu, diketahui rumus untuk menghitung kecepatan linear adalah kecepatan sudut dikali dengan jari-jari roda. Jadi, rumus ini bisa langsung elo substitusikan ke persamaan sebelumnya, yaitu:
VA = kecepatan linear gir kecil atau roda kuning
VB= kecepatan linear gir besar atau roda ungu
⍵A = kecepatan sudut roda kecil atau roda kuning
⍵B = kecepatan sudut roda besar atau roda ungu
RA= jari-jari gir kecil atau roda kuning
RB= jari-jari gir besar atau roda ungu
Baca Juga: Pengertian, Fungsi, dan Cara Menggunakan Jangka Sorong – Materi Fisika Kelas 10
Hubungan Roda-Roda Bersinggungan
Hubungan roda-roda yang terakhir adalah bersinggungan. Kira-kira, elo kebayang, nggak, gimana bentuknya?
Sebenarnya, hubungan roda-roda bersinggungan banyak banget elo temukan di kehidupan sehari-hari. Contohnya pada mesin jam analog atau pada gir mesin motor.
Namanya juga bersinggungan, artinya kedua atau lebih roda itu saling menempel satu sama lain. Selain ukurannya yang berbeda, setiap roda juga punya gerigi yang bertujuan sebagai pengikat pinggiran roda. Sehingga, antarroda bisa bergerak bersama-sama.
Lebih jelasnya, elo bisa lihat gambar hubungan roda-roda bersinggungan di bawah ini.
Dalam gambar, roda ungu mewakili gir yang lebih besar, sedangkan roda kuning merupakan gir yang lebih kecil. Saat roda ungu berputar ke kanan, ada satu titik bersinggungan yang menyebabkan roda kuning ikut berputar.
Tapi, arah perputaran roda kuning akan berbeda dengan roda ungu. Elo udah ada bayangannya, kan? Kalau roda ungu berputar ke kanan, roda kuning akan berputar ke kiri. Begitu juga sebaliknya. Dengan kata lain, kedua roda akan berputar ke arah yang berlawanan.
Baca Juga: Rumus Dimensi dalam Fisika Beserta 9 Contoh Soal
Rumus Jarak dalam Fisika Beserta Contohnya
Hakikatnya dalam materi fisika, jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh suatu benda dalam jangka waktu tertentu. Misalnya saja jarak dari titik A ke titik B. Begitu juga dengan jarak titik A, titik B, titik C dan titik D.
Benda yang berawal dari titik A akan ke titik D maka melalui lintasan titik B dan titik C. Sehingga panjang lintasan dari titik A hingga D merupakan jarak tempuh benda. Jarak yang ditempuh benda adalah AB+BC+CD.
Dalam ilmu fisika, jarak memiliki simbol (s). Simbol tersebut sudah umum penggunaannya di Indonesia. Berbeda dengan negara luar, jarak sering dengan simbol (d) atau distance.
Sementara satuan jarak menurut sistem satuan Internasional atau SI yaitu meter (m). Karena jarak adalah besaran panjang, maka jarak masuk kategori sebagai suatu besaran pokok. Begitu juga jarak ini termasuk besaran skalar dan dinyatakan dengan nilai maupun angka tanpa memiliki arah.
Jarak dalam fisika juga terkait dengan besaran kelajuan, baik gerak lurus beraturan tanpa percepatan atau gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan. Rumus jarak terkait besaran dapat menghasilkan rumus s= v.t (rumus jarak pada GLB) atau s: v0 . t ± 1/2 a . t2 ini adalah rumus jarak pada GLBB.
Untuk s merupakan jarak (m), t adalah waktu (s), v0 adalah kelajuan awal (m/s), v adalah kecepatan dan a adalah percepatan (m/s²). Untuk menghitung waktu maka jarak dibagi kecepatan, sedangkan menghitung kecepatan adalah jarak dibagi waktu.
Frekuensi dari Cepat Rambat Gelombang
C : Cepat rambat gelombang (m/s)
𝜆 : Panjang gelombang (m)
Rumus Hubungan Roda-Roda Bersinggungan
Seperti yang gue tuliskan, pada hubungan roda-roda ini, ada satu titik bersinggungan yang menyebabkan kedua roda berputar secara bersamaan. Di titik inilah, besar kecepatan linear kedua roda akan sama.
Jadi, meskipun kedua roda punya arah kecepatan sudut yang berlawanan, besar kecepatan linearnya tetap sama. Karena itu, persamaan hubungan roda-roda ini akan sama dengan roda berantai, yaitu:
VA = kecepatan linear gir kecil atau roda kuning
VB= kecepatan linear gir besar atau roda ungu
⍵A = kecepatan sudut roda kecil atau roda kuning
⍵B = kecepatan sudut roda besar atau roda ungu
RA= jari-jari gir kecil atau roda kuning
RB= jari-jari gir besar atau roda ungu
Oh iya, karena hubungan roda-roda bersinggungan mempunyai gerigi, jumlahnya akan mempengaruhi kecepatan perputaran roda. Semakin banyak gerigi pada roda-roda, maka perputarannya akan semakin melambat.
Bagi Sobat Zenius yang mau memperdalam materi ini, elo bisa tonton video-video penjelasannya di Zenius. Caranya, elo tinggal klik banner yang ada di bawah ini.
Contoh Soal Kecepatan Jarak dan Waktu
Setelah mengetahui rumus-rumus kecepatan, jarak dan waktu di atas, berikut contoh soal agar lebih paham lagi.
1. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan tetap. Dalam waktu 3 jam, mobil tersebut menempuh jarak 210 km. Berapa kecepatan mobil tersebut? A. 80 km/jam B. 70 km/jam C. 72 km/jam D. 82 km/jam E. 76 km/jam Jawaban: B
Pembahasan dengan rumus kecepatan Jarak (S)= 210 km Waktu (t)= 3 jam Maka, dapat dihitung dengan rumus v= S/t, yakni v= 210 km/3 jam v= 70 km/jam
Dari perhitungan dengan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil kecepatan mobil adalah 70 km/jam
2. Sebuah kendaraan menempuh jarak 600 meter selama 5 menit, kemudian selama 10 menit berikutnya menempuh jarak 900 meter. Setelah itu, pada 750 meter terakhir waktu tempuhnya adalah 15 menit. Kecepatan rata-rata kendaraan itu adalah … A. 70 meter/menit B. 750 meter/menit C. 75 meter/menit D. 75 km/menit E. 7,5 meter/menit Jawaban: C
Pembahasan: S total = 600+900+750= 2250 meter t total= 5+10+15=30 menit Maka dapat dihitung dengan rumus v = ∆x / ∆t, yakni v= 2250 meter/30 menit v= 75 meter/menit
Dari perhitungan dengan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil kecepatan rata-rata mobil ada 75 meter/menit
3. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan tetap. Berdasarkan speedometer, kecepatan laju mobil tersebut adalah 90 km/jam, selama 12 menit. Maka, berapa jarak yang ditempuh selama selang waktu tersebut? A. 12 km B. 15 km C. 14 km D. 18 km E. 16 km Jawaban: D
Pembahasan: v= 90 km/jam = 25 m/detik t= 12 menit = 720 detik Maka dapat dihitung dengan rumus S = v x t, yakni S= 25 m/detik x 720 detik S= 18.000 meter = 18 km
Dari perhitungan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 18 km.
4. Sebuah truk melaju dengan kecepatan 70 km/jam. Truk akan menempuh jarak sejauh 140 km. Maka, berapa lama waktu yang dibutuhkan truk tersebut untuk sampai ke tempat tujuan? A. 1 jam 15 menit B. 1 jam 30 menit C. 2 jam D. 2 jam 25 menit E. 3 jam Jawaban: C
Pembahasan dengan rumus kecepatan S= 140 km v= 70 km/jam Maka dapat dihitung dengan rumus t = S/v, yakni t= 140 km/70 km/jam t= 2
Dari perhitungan dengan rumus di atas, maka didapat hasil waktu yang dibutuhkan truk tersebut adalah 2 jam.
5. Alia mengemudikan mobil dari rumah ke kantor yang berjarak sekitar 30 km dengan waktu 2 jam di perjalanan. Maka berapakah kecepatan dari mobil doni tersebut?
Diketahui: s = 30 km t = 2 jam Ditanya: v Dijawab: V = s/t V = 30 km/2 jam V = 15 km/jam Jadi, kecepatan dari mobil Alia adalah 15 km/jam.
6. Surya berjalan kaki dengan kecepatan rata-ratanya 2 meter per detik. Jadi, berapa jarak yang ditempuh Surya usai berjalan kaki selama 2 jam?
Diketahui: v = 2 meter/detik t = 2 jam = 2 x 60 x 60 = 7200 detik. Ditanya: s Dijawab: s = v x t s = 2 meter/detik x 7200 detik s = 14.400 meter = 14,4 km Jadi, jarak yang ditempuh Surya usai berjalan kaki selama 2 jam adalah 14,4 km.
7. Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 500 km/jam. Berapa lama waktu untuknya terbang dari kota A ke kota B apabila jarak kedua kota itu adalah 1.500 kilometer?
Diketahui: s = 1.500 km v = 500 km/jam Ditanya: t dari kota A ke kota B Dijawab: t = s/v t = 1500 km/500 km/jam t = 3 jam Jadi, waktu yang dibutuhkan pesawat itu untuk terbang kota A ke kota B adalah 3 jam.
8. Wildan mengendarai mobil dengan dari kota A ke kota B yang berjarak sekitar 20 km selama 2 jam lalu melanjutkan perjalanan 40 km menuju kota C selama 3 jam. Berapa kecepatan rata-rata yang telah ditempuh mobil Wildan?
Diketahui: s2-s1 = 40 km – 20 km = 20 km t2 – t1 = 3 jam – 2 jam = 1 jam Ditanya: kecepatan rata-rata Dijawab: v = (s2 – s1) / (t2 – t1) = 20 km/jam Jadi, kecepatan rata-rata yang telah ditempuh mobil Wildan adalah 20 km/jam.
9. Jarak Yogyakarta-Magelang adalah 195 km. Jika ditempuh menggunakan mobil dengan kecepatan 65 km/jam. Berapa waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut?
Jawab: Diketahui: s = 195 km; v = 65 km/jam. Ditanya: Waktu atau t. t = s ÷ v t = 195 ÷ 65 t = 3 Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak dari Yogyakarta-Magelang adalah 3 jam.
10. Seorang pelari cepat bergerak lurus beraturan dalam waktu 5 sekon. Ia dapat menempuh jarak 40 meter. Kecepatan rata-rata pelari itu adalah …
Jawab: Diketahui: Δs = 40 m, Δt = 5 s. v = Δs/Δt v = 40/5 = 8 m/s Jadi, kecepatan rata-rata pelari tersebut adalah 8 m/s.
11. Pelari atletik mampu menempuh jarak 200 meter dalam rentang waktu 25 detik. Berapakah kecepatan rata-rata pelari tersebut?
Jawab: Jarak tempuh = 200 m Waktu tempuh =25 detik Kecepatan rata-rata = 200/25 = 8 m/detik.
12. Motor vespa menempuh jarak 110 kilometer dalam kurun waktu 2 jam. berapakah kecepatan rata-rata motor vespa tersebut.
Jawab: Jarak tempuh = 110 km Waktu tempuh =2 jam Kecepatan rata-rata = 110/2 = 55 km/jam.
13. Doni mengendarai mobil nya dari rumah ke kantor yang berjarak sekitar 25 km dengan waktu 2 jam di perjalanan. Jadi berapakah jumlah kecepatan rata-rata mobil tersebut?
Jawab: Diketahui: S = 25 km t = 2 jam
Ditanya: kecepatan rata-rata (v) ….. ?
Dijawab: V = S / t V = 25 km / 2 jam V = 12,5 km/jam Maka, kecepatan mobil itu ialah 12,5 km/jam.
14. Pada saat Dono berlari diperkirakan dengan kecepatan rata-ratanya 1,5 meter per detik. Jadi, hitung jumlah jarak yang ditempuh oleh Doni setelah 2 jam perjalanan?
Jawab : Diketahui: v = 1,5 meter/detik t = 2 jam = 2 x 60 x 60 = 7200 detik.
Ditanya: Jadi berapa jumlah jarak yang dapat ditempuh oleh Doni setelah 2 jam berjalan (s) ?
Dijawab: s = v x t s = 1,5 meter/detik x 7200 detik s = 10800 meter = 10,8 km Jadi, jarak yang ditempuh oleh Doni setelah 2 jam berjalan ialah 10,8 km.
15. Ada pesawat yang ang diperkirakan dengan kecepatan 500 km/jam. Jadi, berapakah waktu yang dibutuhkan pesawat tersebut untuk terbang dari Bandar Lampung ke Bandung bila jarak kedua kota tersebut ialah 1400 kilometer ?
Jawab: Diketahui: S = 1400 km v = 500 km/jam
Ditanya: Diketahui waktu yang dibutuhkan pesawat terbang dari Bandar Lampung ke Bandung (t)?
Dijawab: t = s / t t = 1400 km / 500 km/jam Jadi, waktu yang dibutuhkan pesawat garuda indonesia untuk terbang dari Bandar Lampung ke Bandung ialah 2 jam 48 menit.
16. Vishal mengayu sebuah sepeda dengan kecepatan 2 m/s. Maka berapa lama waktu yang diperlukan vishal dalam menempuh jarak 100 meter?
Jawab: Diketahui: v = 2 m/s s = 120 m
Penyelesaian: t = s / v t = 100 / 2 t = 50 sekon Jadi, waktu diperlukan vishal adalah 50 sekon
17. Diketahui Ilham mengendarai sebuah sepeda motor dengan menempuh jarak 100 meter dengan waktu 25 detik. Maka berapakah kecepatan motor-motoran Ilham?
Jawab: Diketahui: s = 100 m t = 25 s
Ditanya v ….? Penyelesaian: v = s / t v = 100 / 25 v = 4 m/s Jadi, kecepatan motor-motoran vishal adalah 4 m/s
18. Apabila telah diketahui pada jarak X – Y ialah 33 km. Kemudian seorang Adik pergi dari X pukul 09.00 dengan kecepatan perjam 6 km. Dan pada kakaknya tersebut diperkirakan berangkat dari B pukul 09.00 dengan kecepatan perjam 5 km. Pukul berapakah kakak dan adik akan bertemu ?
Pembahasan: Gunakanlah rumus untuk menghitung jarak: s = v . t Jarak Adik + Jarak Kakak = 33 km 6 km . t + 5 km . t = 33 km 11 t = 33 t = 3 jam Jam mereka akan bertemu = 09.00 + 3 jam = 12.00 Jadi, Adik dan Kakak akan bertemu pada pukul 12.00
19. Jarak Bekasi–Jakarta 60 km. Angga berangkat ke Jakarta dengan sepeda mobil pukul 07.30. Kecepatan rata-rata angga ialah 40 km/jam.
Hitunglah: a. Berapa waktu tempuh yang dibutuhkan oleh Angga untuk sampai ke Jakarta ? b. Pukul Berapakah Angga tiba di Jakarta?
Jawaban: a. kita peruganakan Rumus untuk menghitung waktu tempuh ialah t=s/v atau = Jarak : kecepatan = 60 km : 40 km/jam = 1,5 jam
Maka berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak Bekasi–Jakarta ialah 1,5 jam = 1 jam 30 menit.
b. Tibanya Angga di Jakarta = Waktu pergi+ waktu tempuh = pukul 07.30+ pukul 01.30 = 09.00 Jadi, Angga tiba di Jakarta pukul 09.00
20. Karno mengendarai ssebuah mobil dengan kecepatan rata-rata 60 km/jam. Dari Jakarta hingga menuju kota Bandung ia berangkat pada pukul 04.00. Apabila Karno sampai di kota Bandung Pukul 07.00. Berapa Km jarak yang telah ditempuh Karno ?
Jawab : Keterangan Rumus jarak tempuh s=vxt Waktu tempuh dan = waktu tiba kemudian – waktu berangkat = Pukul 07.00 – Pukul 04.00 = 3 jam
Jarak yang ditempuh = kecepatan X waktu = 60 km/jam X 3 jam = 180 km Maka Karno sudah menempuh jarak 180 km
21. Jarak antara Jakarta–Bogor adalah 60 km. Rossa berangkat ke Bogor dengan sepeda motor pukul 07.30. Kecepatan rata-rata Rossa adalah 40 km/jam.
Pertanyaan: a. Agar sampai ke bogor maka berapakah waktu tempuh yang diperlukan Rossa ? b. Pukul Berapakah Ross tiba di Bogor?
Jawab: a. Rumus menghitung waktu tempuh adalah t=s/v atau = Jarak : kecepatan = 60 km : 40 km/jam = 1, 5 jam Jadi Rossi membutuhkan waktu untuk menempuh jarak dari Jakarta ke Bogor yaitu. 1,5 jam = 1 jam 30 menit.
b. Tiba di Bogor = Waktu saat keberangkatan + kemudian waktu tempuh = pukul 07.30+ pukul 01.30 = 09.00 Maka Rossa tiba di Bogor pukul 09.00.
