Percepatan negatif: rumus, perhitungan, dan latihan yang diselesaikan

Percepatan negatif muncul ketika perubahan atau variasi dalam kecepatan selama periode waktu memiliki sebuah tanda negatif. Amati anjing dalam gambar di bawah yang sedang bersenang-senang di pantai. Pasir memperlambat gerakannya, yang berarti ada percepatan yang berlawanan dengan kecepatan yang dibawanya.

Percepatan ini dapat dianggap negatif, berlawanan dengan kecepatan, yang dinyatakan sebagai positif. Meskipun percepatan negatif tidak selalu menyebabkan pengurangan kecepatan.

Anjing itu bersenang-senang mengerem di pasir. Akselerasi pengereman dapat dianggap sebagai akselerasi negatif. Sumber: Pixabay.

Dalam gerakan satu dimensi, arah gerak maju umumnya dianggap positif, yaitu arah kecepatan. Inilah yang telah dipertimbangkan sebelumnya: pada anjing pada gambar, arah positif adalah arah dari ekor menuju kepala.

Sebelum menenggelamkan cakarnya ke pasir, anjing itu datang dengan kecepatan tertentu v ke depan, yaitu positif. Kemudian pasir melambat hingga berhenti, yaitu kecepatan akhir nol.

Misalkan semua ini terjadi dalam periode waktu t . Percepatan selama waktu ini akan dihitung seperti ini:

a = (0 – v) t

Pada persamaan sebelumnya v> 0, t> 0 maka a <0, yaitu percepatan negatif ( a <0 ). Karena arah kecepatan pada awalnya dianggap positif, maka percepatan negatif berarti percepatan tersebut berlawanan arah dengan kecepatan. Oleh karena itu disimpulkan bahwa:

Selama percepatan benda yang bergerak menunjuk ke arah yang berlawanan dengan kecepatan, benda itu mengerem atau melambat.

Oleh karena itu kita dapat menetapkan bahwa:

  • Ketika kecepatan dan percepatan memiliki tanda yang sama, terlepas dari tanda mana, kecepatan meningkat. Dalam kasus seperti itu, kecepatannya menjadi lebih positif atau lebih negatif, tergantung pada kasusnya.
  • Ketika kecepatan dan percepatan memiliki tanda yang berlawanan, kecepatan berkurang.

Rumus untuk menghitung percepatan

Terlepas dari tandanya, percepatan rata-rata a m antara waktu t dan t ‘ dihitung menggunakan rumus berikut:

Percepatan rata-rata memberikan informasi global tentang bagaimana kecepatan telah berubah dalam interval waktu yang dipertimbangkan. Di sisi lain, percepatan sesaat menawarkan detail tentang bagaimana kecepatan berubah setiap saat. Jadi untuk sesaat t tertentu, percepatan dihitung dengan rumus berikut:

-Contoh 1

Pada saat awal t = 0,2 s sebuah benda memiliki kecepatan 3 m/s. Selanjutnya pada saat t’ = 0,4 s memiliki kecepatan 1 m/s. Hitung percepatan rata-rata antara waktu t dan t’ dan interpretasikan hasilnya.

Penyelesaian

-Contoh 2

Pada saat awal t = 0,6 s sebuah benda memiliki kecepatan -1 m / s. Kemudian, pada saat t’ = 0,8 s, ia memiliki kecepatan -3 m / s. Hitung percepatan rata-rata antara waktu t dan t’. Menafsirkan hasilnya.

Penyelesaian

Kesimpulannya, pada akhir interval waktu kecepatan menjadi lebih negatif (-3m / s).

Apakah ini berarti benda memperlambat gerakannya? Tidak. Tanda minus pada kecepatan hanya berarti bahwa ia akan mundur dan lebih cepat, karena pada -3 m / s lebih cepat daripada pada -1m / s, kecepatan pada awalnya.

Kecepatan, yang merupakan modulus kecepatan, telah meningkat meskipun memiliki percepatan negatif. Maksudku, objek ini dipercepat. Oleh karena itu kita menyimpulkan:

Selama percepatan benda yang bergerak menunjuk ke arah yang sejajar dengan kecepatan, benda tersebut mengalami percepatan.

-Contoh 3-Melempar vertikal ke atas

Perhatikan contoh berikut: sebuah benda memiliki kecepatan sesaat yang diberikan oleh ekspresi berikut, dengan semua unit dalam Sistem Internasional:

v (t) = 5 – 10t

Tentukan kecepatan dan percepatan untuk waktu 0s, 0,5s, dan 1,0s. Dalam setiap kasus, tunjukkan apakah benda mengalami percepatan atau perlambatan.

Penyelesaian

Kecepatan pada setiap saat yang ditunjukkan ditemukan dengan mensubstitusikan t langsung ke dalam persamaan. Percepatan ditemukan dengan menurunkan ekspresi yang diberikan sebagai fungsi waktu dan kemudian mengevaluasi hasilnya pada setiap waktu yang diberikan.

Hasilnya adalah sebagai berikut:

Percepatan adalah konstan dan negatif untuk semua gerak. Sekarang mungkin untuk menggambarkan apa yang terjadi pada benda saat bergerak.

Pada waktu t = 0 s mobil melambat. Ini segera mengikuti karena kecepatannya positif dan percepatannya negatif.

Pada saat t = 0,5 s mobil berhenti, setidaknya untuk sesaat mobil itu diam. Bukan tidak mungkin sebuah benda berhenti meski sedang dipercepat. Contoh yang paling gamblang adalah pada lemparan vertikal ke atas.

Lulusan melempar secara vertikal ke arah topi mereka. Sumber: Pexels.

Ketika benda diproyeksikan secara vertikal ke atas, ia berhasil mencapai ketinggian maksimum. Jika arah positif dipilih dalam pengertian itu, yang hampir selalu dilakukan, selama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik maksimum itu, mobil akan memiliki kecepatan positif.

Tapi gravitasi telah ada sepanjang waktu. Dan itu selalu diarahkan secara vertikal ke bawah, tidak peduli apakah objek itu naik atau turun. Secara alami dia berhasil membuat bendanya melambat secara bertahap hingga berhenti sejenak.

Segera benda membalikkan rasa kecepatannya dan kembali ke tanah. Dalam hal ini kecepatannya negatif karena juga mengarah ke tanah. Oleh karena itu gravitasi menyebabkan kecepatan semakin meningkat.

Nilai percepatan gravitasi diperkirakan sebesar 9,8 m / s 2 , yang untuk keperluan perhitungan dibulatkan menjadi 10 m / s 2 . Benda dalam contoh mungkin telah dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 5 m / s.

Akhirnya pada t = 1,0 s, kecepatan mobil adalah negatif. Jika itu adalah lemparan vertikal ke atas, tanpa adanya gesekan, itu berarti ia melewati titik awal lagi, tetapi kali ini ke bawah, bukan ke atas.

Kesimpulannya, percepatan negatif tidak berarti bahwa benda melambat. Sebaliknya, benda bisa berjalan lebih cepat dan lebih cepat. Ini tentang memperhatikan apakah tanda-tanda kecepatan dan akselerasi itu sama atau tidak.

Referensi

  1. Walker, J. 2010. Fisika. Edisi keempat . Addison Wesley. 26-30.

Fisika modern – apa yang dipelajari juga cabangnya
Tegangan normal: terdiri dari apa, bagaimana cara menghitungnya, contoh
Permitivitas listrik – apa itu, rumus, percobaan
Kalor sensibel: konsep, rumus, dan latihan yang diselesaikan