Tugas Kuliah: Contoh Soal Kinematika
KUMPULAN SOAL 1
KINEMATIKA
- Anda sedang diam dipinggir jalan sementara teman Anda sedang berada di dalam mobil yang dipercepat. Anda dan teman Anda sama-sama menyaksikan orang yang melempar batu dari atap rumah. Apakah kecepatan, percepatan, dan posisi batu pada suatu waktu tertentu adalah sama untuk Anda dan teman Anda? Untuk kasus ini, dapatkan teman Anda (yang naik mobil) menggunakan perhitungan GLB dan GLBB biasa? Jelaskan jawaban Anda.
Jawaban:
a) Kecepatan, percepatan dan posisi = beda
b) Dalam kasus ini yang berada dalam mobil tidak dapat menggunakan perhitungan GLB dan GLBB biasa, karena mengalami Gerak Ganda. Gerak Ganda adalah gerak yang terjadi secara bersamaan terhadap benda-benda yang ada disekitarnya. - Anda berlari mengitari lapangan segi empat dengan panjang 100 meter dan lebar 50 meter hingga sampai ke tempat semula. Berapa panjang lintasan yang Anda tempuh? Berapa perpindahan yang Anda lakukan? Jika Anda menempuh satu keliling lapangan tersebut dalam waktu 20 menit, berapa kelajuan dan kecepatan rata-rata Anda? Apakah sama?
Jawaban:
Dik: P= 100 meter; L= 50 meter
Dit: a) Panjang lintasan; b) Perpindahan; c) Kelajuan dan kecepatan (t=20 menit)
Jawab:
a) Panjang lintasan = keliling
= 2(P+L)
= 2(100+50)
= 200+100
= 300 meter
b) Perpindahan = 0 (kembali ke posisi awal)
c) Kelajuan = s/t
= 300/20(60)
= 0,25 m/s - Sekarang jika lapanganya berbentuk lingkaran sempurna dengan diameter 50 m berapa jarak dan perpindahan Anda jika menempuh ½ lingkaran, 1 keliling lingkaran, dan 2 keliling lingkaran? Apa yang dapat Anda simpulkan?
Jawaban:
Dik: Lingkaran; d= 50 meter
Dit: Jarak & Perpindahan: a) ½ lingkaran; b) 1 keliling lingkaran; c) 2 keliling lingkaran
Jawab:
Keliling= πd
= 22/7*50
= 157 meter
a) ½ keliling lingkaran= 157/2
= 78,5 meter
perpindahan=
b) 1 keliling lingkaran= 157
perpindahan= 0
c) 2 keliling lingkaran= 314
perpindahan= 0 - Anda sedang mengendarai motor dengan kecepatan 72 km/jam. Tiba-tiba Anda mengerem motor Anda. Jika perlambatan maksimum motor Anda adalah 10 m/s dapatkah Anda berhenti sebelum 5 sekon? Masih untuk kasus yang sama, berapa jarak yang Anda tempuh mulai dari pengereman hingga berhenti?
Jawaban:
Dik: v= 72 km/jam; a= -10 m/s
Dit: a) s; b) dapatkah berhenti dalam waktu 5 sekon
Jawab: - Anda mengitari jalan lurus ke utara kemudian berbelok ¼ lingkaran ke barat dengan kelajuan tetap, apakah kecepatan Anda berubah? Untuk kasus ini, apakah Anda mengalami percepatan?
Jawaban:
Kecepatan berubah pada saat berbelok, tapi tidak mengalami percepatan - Seseorang mengendarai kanoe dapat melaju dengan kecepatan tetap 10 km/jam dalam air yang tenang. Ketika dia melawan arus air yang memiliki kecepatan 8 km/jam, berapakah kecepatannya? Berapakah kecepatannya jika arus airnya searah dengan arah geraknya?
Jawaban:
Dik: vkanoe= 10 km/jam; varus= 8 km/jam
Dit: a) kecepatan; b) kecepatan jika arus airnya searah
Jawab:
a) 10-8= 2 km/jam
b) 10+8= 18 km/jam - Manakah diantara ketiga kelereng pada gambar di samping ini yang mengalami kelajuan yang semakin cepat dan percepatan yang semakin mengecil?
Jawaban:
Yang mengalami kelajuan paling cepat adalah C, sedangkan yang percepatannya mengecil adalah B - Manakah diantara dua kelereng pada gambar di samping ini yang lebih dahulu sampai ke ujung? Manakah yang mempunyai kelajuan rata-rata lebih besar? Apakah kelajuan kedua kelereng sama besar pada saat mereka mencapai ujung lintasan?
Jawaban:
Yang lebih dahulu sampai ke ujuang adalah A, dan yang mempunyai kelajuan lebih besar adalah A juga. - Apakah mungkin kecepatan rata-rata untuk selang waktu tertentu adalah nol walaupun kecepatan rata-rata untuk selang yang lebih singkat yang tercakup dalam selang pertama tidak nol? Jelaskan.
Jawaban:
Mungkin saja. - Berilah contoh gerakan yang kecepatannya negatif tetapi percepatannya positif; sebagai contoh, gambarlah grafik v terhadap t.
Jawaban:
- Mungkinkah sebuah benda mempunyai kecepatan nol dan percepatannya yang tidak nol?
Jawaban:
Mungkin, sebagai contoh ada pada ketapel - Sebuah bola dilemparkan lurus ke atas. Berapakah kecepatan di puncak perjalanannya? Berapakah percepatannya di titik itu?
Jawaban:
v=0 (kecepatan saat bola di puncak= 0), a=-g (percepatan= percepatan gravitasi) - Dua anak lelaki yang berdiri di jembatan melempar dua batu lurus ke bawah ke dalam air di bawahnya. Mereka melemparkan batu itu pada saat yang sama, tetapi yang satu mengenai air sebelum yang lain. Bagaimana mungkin ini terjadi, padahal kedua batu itu mempunyai percepatan yang sama?
Jawaban:
Mungkin massa dari kedua batu berbeda, jadi yang lebih berat yang pertama mengenai air. - Jika percepatan tidak seragam (uniform), apakah masih berlaku rumus GLBB?
Jawaban:
Tidak, karena GLBB hanya berlaku jika kecepatan konstan. - (a) Dapatkah sebuah benda yang memiliki kecepatan nol sedang mengalami percepatan? (b) Dapatkan sebuah benda yang bergerak dengan laju konstan memiliki kecepatan yang berubah-ubah? (c) Dapatkah benda yang bergerak dengan kecepatan konstan memiliki laju yang berubah-ubah?
Jawaban:
(a) Dapat, karena adanya percepatan gravitasi
(b) Dapat, karena laju tidak ditentukan dengan arah, sedangkan kecepatan ditentukan dengan arah
(c) Tidak, karena laju tidak dipengaruhi oleh arah - Dari keterangan berikut, keadaan manakah yang tidak mungkin? (a) Benda memiliki kecepatan ke timur dan percepatan ke timur; (b) Benda memiliki kecepatan ke timur dan percepatan ke barat; (c) Kecepatan benda sama dengan nol, tetapi percepatannya tidak nol; (d) Benda memiliki percepatan konstan dan kecepatan berubah-ubah; (e) Benda memiliki kecepatan konstan dan percepatan berubah-ubah.
Jawaban:
(e) Benda memiliki kecepatan konstan dan percepatan berubah-ubah. - Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. Selama 5 detik, mobil tersebut mengalami percepatan yang konstan sehingga mencapai kecepatan 20 m/s. Berapa percepatan mobil tersebut?
Jawaban:
Dik : Vo = 10 m/s; t = 5 s; Vt = 20 m/s
Dit: a?
Jawab:
a = (Vt-Vo) /t
= (20-10) /5 = 2m/s² - Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 100 m/s, tiba-tiba mobil direm agar dapat berhenti pada jarak 50 m, berapa perlambatan mobil yang harus dicapai?
Jawaban :
Dik: V= 100 m/s; s= 50 m
Dit: a (perlambatan)?
Jawab:
Vt2 = Vo2 + 2as
0²= 100² – 2a.50
0²= 100²/100 = 100 m/s² - Sebuah kelereng dijatuhkan dari ketinggian 10 m. Pada saat yang sama kelereng yang lain dilemparkan ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 10 m/s. Kapan kedua kelereng tersebut memiliki ketinggian yang sama? Berapakah ketinggian mereka pada saat itu?
Jawaban: - Sebuah bis melaju dengan ugal-ugalan dengan kelajuan 108 km/jam melintasi mobil patroli polisi yang sedang diam. Saat itu juga mobil patroli polisi tersebut mengejar bis dengan percepatan 6 m/s2. Tentukan waktu dan jarak yang diperlukan polisi untuk menyusul bis.
Jawaban: - Sebuah bis melaju dengan ugal-ugalan dengan kelajuan 108 km/jam melintasi mobil patroli polisi yang sedang diam. 5 sekon kemudian mobil patroli polisi tersebut mengejar bis dengan percepatan 5 m/s2, sampai kecepatannya mencapai 144 km/jam, dan setelah itu pengejaran terus berlangsung dengan kecepatan tetap 144 km/jam. Tentukan waktu dan jarak yang diperlukan polisi untuk menyusul bis.
Jawaban: - Pada suatu lintasan lurus sebuah mobil balap bergerak dengan kurva kecepatan terhadap waktu seperti pada gambar di samping ini. (a) Tentukan panjang lintasan yang ditempuh selama 5 sekon pertama. (b) Tentukan percepatan mobil balap dalam selang waktu 0 sampai 1 s. (c) Tentukan percepatan mobil balap dalam selang waktu 4 s sampai 5 s.
Jawaban: