Besaran, Satuan & Gerak: Soal Fisika Dan Pembahasannya

by ADMIN 55 views

Fisika, guys, adalah ilmu yang mempelajari alam semesta dan segala isinya, dari partikel subatomik hingga galaksi yang sangat besar. Dalam fisika, kita menggunakan besaran dan satuan untuk mengukur dan menjelaskan fenomena alam. Nah, di artikel ini, kita akan membahas tentang besaran dan satuan, serta contoh soal tentang gerak yang sering muncul dalam pelajaran fisika.

1. Fungsi Besaran dan Satuan dalam Fisika: Penjelasan Singkat dan Jelas

Oke, mari kita mulai dengan pertanyaan pertama: Apa sih fungsi besaran dan satuan dalam fisika? Kenapa kita perlu besaran dan satuan? Bayangin gini, deh, kamu mau ngasih tahu temanmu seberapa tinggi badanmu. Kamu nggak bisa kan cuma bilang, "Tinggi badan aku segini, lho!" sambil nunjukkin tangan? Pasti temanmu bingung, kan? Kamu perlu menyebutkan angka yang jelas, misalnya, "Tinggi badan aku 170 sentimeter." Nah, angka 170 itu adalah nilai dari besaran tinggi badan, dan sentimeter adalah satuannya.

Besaran dalam fisika adalah segala sesuatu yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka. Contohnya, panjang, massa, waktu, suhu, kecepatan, dan masih banyak lagi. Setiap besaran punya nilai dan satuan. Satuan adalah standar yang digunakan untuk mengukur besaran. Tanpa satuan, nilai besaran itu nggak ada artinya. Contohnya, kalau kamu bilang "Panjang meja ini 2," itu nggak jelas, kan? 2 itu 2 apa? 2 meter? 2 sentimeter? 2 inci? Nah, satuan ini yang memberikan makna pada nilai besaran.

Dalam fisika, penggunaan besaran dan satuan sangat penting karena beberapa alasan:

  • Komunikasi yang jelas: Besaran dan satuan memungkinkan para ilmuwan untuk berkomunikasi secara jelas dan akurat tentang hasil pengukuran dan pengamatan mereka. Tanpa satuan yang standar, akan sulit untuk membandingkan hasil pengukuran yang dilakukan oleh orang yang berbeda atau di tempat yang berbeda.
  • Perhitungan yang benar: Dalam perhitungan fisika, satuan harus diperhatikan dengan seksama. Kita nggak bisa sembarangan menjumlahkan atau mengurangkan besaran yang satuannya beda. Misalnya, kita nggak bisa menjumlahkan 5 meter dengan 10 detik. Satuan harus konsisten dalam setiap perhitungan. Kalau nggak, hasilnya pasti salah.
  • Prediksi yang akurat: Dengan menggunakan besaran dan satuan yang tepat, kita bisa membuat prediksi yang akurat tentang perilaku sistem fisik. Misalnya, kita bisa menghitung berapa lama sebuah benda akan jatuh dari ketinggian tertentu atau berapa kecepatan sebuah mobil setelah bergerak selama beberapa detik.

Dalam Sistem Internasional (SI), ada tujuh besaran pokok yang menjadi dasar bagi semua besaran lainnya. Besaran-besaran pokok ini punya satuan standar yang sudah ditetapkan. Tujuh besaran pokok itu adalah:

  1. Panjang (meter, m)
  2. Massa (kilogram, kg)
  3. Waktu (sekon, s)
  4. Arus listrik (ampere, A)
  5. Suhu termodinamika (kelvin, K)
  6. Jumlah zat (mol, mol)
  7. Intensitas cahaya (candela, cd)

Selain besaran pokok, ada juga besaran turunan, yaitu besaran yang diturunkan dari besaran-besaran pokok. Contohnya, kecepatan (meter per sekon, m/s), percepatan (meter per sekon kuadrat, m/s²), gaya (newton, N), dan energi (joule, J). Satuan besaran turunan juga diturunkan dari satuan besaran pokok.

Jadi, bisa dibilang besaran dan satuan itu kayak bahasa universal dalam fisika. Dengan memahami besaran dan satuan, kita bisa memahami dan menjelaskan fenomena alam dengan lebih baik. Kita juga bisa melakukan perhitungan fisika dengan benar dan membuat prediksi yang akurat. Gimana, guys, sudah mulai paham kan tentang pentingnya besaran dan satuan dalam fisika?

2. Menentukan Jarak dan Percepatan: Contoh Soal Gerak

Sekarang, mari kita bahas soal kedua tentang gerak. Soal ini melibatkan konsep kecepatan, jarak, dan percepatan. Ini adalah konsep penting dalam fisika, terutama dalam mekanika, cabang fisika yang mempelajari tentang gerak benda.

Soalnya adalah: Sebuah kendaraan bergerak dengan fungsi kecepatan V(t) = t³ + 2t² + 1. Tentukan jarak yang ditempuh dan percepatan yang dialami kendaraan dalam selang waktu 2 detik.

Oke, untuk menyelesaikan soal ini, kita perlu memahami hubungan antara kecepatan, jarak, dan percepatan. Secara matematis, hubungan ini bisa dinyatakan sebagai berikut:

  • Kecepatan adalah perubahan posisi (jarak) terhadap waktu. Dalam kalkulus, kecepatan adalah turunan pertama dari fungsi posisi terhadap waktu.
  • Percepatan adalah perubahan kecepatan terhadap waktu. Dalam kalkulus, percepatan adalah turunan pertama dari fungsi kecepatan terhadap waktu, atau turunan kedua dari fungsi posisi terhadap waktu.
  • Jarak adalah integral dari fungsi kecepatan terhadap waktu.

Nah, karena di soal ini kita dikasih fungsi kecepatan, untuk mencari jarak, kita perlu melakukan integral terhadap fungsi kecepatan. Sedangkan untuk mencari percepatan, kita perlu melakukan turunan terhadap fungsi kecepatan. Yuk, kita kerjain satu per satu!

Mencari Jarak

Untuk mencari jarak yang ditempuh kendaraan dalam selang waktu 2 detik, kita perlu mengintegralkan fungsi kecepatan V(t) dari t = 0 sampai t = 2. Secara matematis, ini bisa ditulis sebagai berikut:

Jarak = ∫₀² V(t) dt = ∫₀² (t³ + 2t² + 1) dt

Untuk menyelesaikan integral ini, kita gunakan aturan integral pangkat:

∫ tⁿ dt = (1/(n+1)) tⁿ⁺¹ + C

Dengan menggunakan aturan ini, kita bisa mengintegralkan setiap suku dalam fungsi kecepatan:

∫₀² (t³ + 2t² + 1) dt = [¼ t⁴ + ⅔ t³ + t]₀²

Selanjutnya, kita substitusikan batas atas (t = 2) dan batas bawah (t = 0) ke dalam hasil integral:

[¼ (2)⁴ + ⅔ (2)³ + (2)] - [¼ (0)⁴ + ⅔ (0)³ + (0)] = [¼ (16) + ⅔ (8) + 2] - 0 = 4 + 16/3 + 2 = 6 + 16/3 = 34/3

Jadi, jarak yang ditempuh kendaraan dalam selang waktu 2 detik adalah 34/3 meter atau sekitar 11,33 meter.

Mencari Percepatan

Untuk mencari percepatan kendaraan, kita perlu menurunkan fungsi kecepatan V(t) terhadap waktu. Secara matematis, ini bisa ditulis sebagai berikut:

Percepatan = dV(t)/dt = d/dt (t³ + 2t² + 1)

Untuk menyelesaikan turunan ini, kita gunakan aturan turunan pangkat:

d/dt (tⁿ) = n tⁿ⁻¹

Dengan menggunakan aturan ini, kita bisa menurunkan setiap suku dalam fungsi kecepatan:

d/dt (t³ + 2t² + 1) = 3t² + 4t

Nah, kita sudah dapat fungsi percepatan sebagai fungsi waktu, yaitu a(t) = 3t² + 4t. Untuk mencari percepatan pada saat t = 2 detik, kita tinggal substitusikan t = 2 ke dalam fungsi percepatan:

a(2) = 3(2)² + 4(2) = 3(4) + 8 = 12 + 8 = 20

Jadi, percepatan kendaraan pada saat t = 2 detik adalah 20 meter per sekon kuadrat (m/s²).

Kesimpulan

Oke, guys, kita sudah membahas tentang fungsi besaran dan satuan dalam fisika, serta contoh soal tentang gerak. Kita sudah belajar bahwa besaran dan satuan sangat penting dalam fisika untuk komunikasi yang jelas, perhitungan yang benar, dan prediksi yang akurat. Kita juga sudah belajar cara menghitung jarak dan percepatan dari fungsi kecepatan menggunakan konsep integral dan turunan.

Mempelajari fisika memang butuh ketekunan dan pemahaman konsep yang kuat. Tapi, jangan khawatir, dengan banyak latihan dan belajar, pasti bisa, kok! Semoga artikel ini bermanfaat dan membantu kalian dalam belajar fisika, ya! Semangat terus guys!