Kinematika adalah cabang dari ilmu mekanika, yaitu ilmu yang mempelajari gerak benda.
Kinematika mempelajari gerak titik partikel secara geometris, yaitu meninjau gerak benda tanpa meninjau gaya penyebab geraknya.
Benda dikatakan bergerak jika benda mengalami perubahan posisi. Besar perubahan posisi dinyatakan sebagai perpindahan. Perpindahan yang terjadi setiap satuan waktu disebut dengan kecepatan. Jika kecepatan benda berubah maka kita mengenal besaran percepatan. Percepatan adalah perubahan kecepatan setiap detik.
Posisi, perpindahan, kecepatan, dan percepatan adalah besaran-besaran fisika yang berkaitan langsung dengan cabang kinematika. Dalam belajar kinematika kita harus memahami rumus gerak lurus & gerak lainnya.
Kinematika membagi gerak menjadi beberapa jenis. Berdasarkan lintasannya gerak dibedakan menjadi gerak lurus dan tak lurus. Gerak lurus adalah gerak dengan lintasan lurus.
Gerak lurus dibagi menjadi dua
1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
GLB ada lah gerak lurus dengan kecepatan konstant (tetap). Jadi, nilai percepatannya adalah nol (a = 0).
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
GLBB adalah gerak lurus dengan percepatan konstant. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) memiliki karakteristik berikut:
Secara informal, statika adalah studi tentang gaya tanpa gerak. Secara lebih formal, statika adalah cabang mekanika yang mempelajari gaya tanpa adanya perubahan gerak. Sebaliknya, dinamika adalah studi tentang gaya dan gerak; atau secara lebih formal, cabang mekanika yang mempelajari pengaruh gaya terhadap gerak benda. Statika menyiratkan stasis. Dinamika menyiratkan perubahan. Perubahan yang penting adalah percepatan.
Statika tampaknya menyiratkan diam, tetapi ini tidak selalu terjadi. Akselerasi adalah yang penting. Duduk diam untuk waktu yang lama adalah salah satu cara untuk tidak berakselerasi. Bergerak dengan kecepatan konstan dalam garis lurus untuk waktu yang lama adalah cara lain. Tidak ada perbedaan fisik antara diam dan bergerak dengan kecepatan konstan. Bumi dengan setia mengikuti Matahari melalui Bima Sakti dengan kecepatan yang tak terbayangkan ( 250.000 m/s ), tetapi karena akselerasi kita hampir nol ( ~10 −10 m/s 2 ) gerakan ini pada dasarnya tidak terdeteksi. Ketika kita diam di bumi yang bergerak, kita merasa seolah-olah kita diam sehubungan dengan seluruh alam semesta.
Dikutip dari berita TRIBXXX.COM, JAKARTA – Terjadi kecelakaan yang melibatkan satu unit mobil Toyota Sienta bernomor polisi B 2275 SZF, dengan satu unit mobil Nissan Livina bernomor Polisi B 1378 UYR.
Akibatnya, kedua mobil tersebut mengalami kerusakan yang cukup parah dibagian depan dan pengemudi alngsung dilarikan ke rumah sakit.
Informasi selanjutnya bisa Anda baca di situ berita kesayangan Anda 🙂
Dari peristiwa ini saya sebagai seorang physicist akan membahas hukum fisika yang terjadi dan berapa besar energi yang dikeluarkan sampai terjadi kerusakan parah.
Ketika ada dua object bergerak berlawanan arah dan bertabrakan maka akan berlaku Hukum Kekekalan Momentum.
Lalu apakah sebenarnya yang dimaksud dengan momentum dalam fisika???
Momentum merujuk pada kuantitas gerak yang dimiliki suatu objek. Sebuah tim olahraga yang sedang bergerak memiliki momentum. Jika suatu objek sedang bergerak (sedang bergerak) maka objek tersebut memiliki momentum.
Momentum dapat didefinisikan sebagai “massa yang bergerak”. Semua objek pasti memiliki massa. Jadi jika suatu objek sedang bergerak, maka objek tersebut memiliki momentum – objek tersebut memiliki massa yang bergerak.
Jumlah momentum yang dimiliki suatu objek bergantung pada dua variabel yaitu seberapa banyak benda yang bergerak dan seberapa cepat benda tersebut bergerak. Momentum bergantung pada variabel massa (m) dan kecepatan (v). Dalam persamaan, momentum suatu objek sama dengan massa objek dikalikan kecepatan objek.
Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa momentum total sebuah sistem tertutup selalu konstan, artinya tidak berubah, jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sistem tersebut. Dengan kata lain, momentum sebelum dan sesudah interaksi (seperti tumbukan) tetap sama.
Menghitung kerusakan mobil akibat tabrakan melibatkan prinsip fisika seperti momentum dan energi kinetik. Rumus yang digunakan untuk menghitung kerusakan melibatkan massa kendaraan, kecepatan sebelum dan sesudah tabrakan, dan energi kinetik yang terlibat.
Kekuatan tabrakan dapat dihitung dengan mengalikan massa benda dengan kecepatan kuadrat, dan energi kinetik dapat dihitung dengan rumus 1/2 x massa x kecepatan kuadrat.
Momentum total sistem (dalam hal ini, dua mobil) sebelum dan sesudah tabrakan adalah sama.
p1 = p2
Rumus tumbukan lenting sempurna dan lenting sebagian:
m1 . v1 + m2. v2 = m1 . v1′ + m2 . v2′
Rumus tumbukan tidak elastis:
m1 . v1 + m2. v2 = (m1 + m2 ) . v2‘
(dimana m adalah massa dan v adalah kecepatan). Dengan mengetahui massa dan kecepatan awal, kita bisa menghitung kecepatan setelah tabrakan.
Bayangkan dua mobil, mobil A dengan massa 1000 kg dan kecepatan 20 m/s, dan mobil B dengan massa 1500 kg dan kecepatan 10 m/s, bertabrakan secara tidak elastis.
Momentum:
Momentum mobil A (PA): p A = m A . v A = 1000 kg * 20 m/s = 20.000 kg m/s
Momentum mobil B: p B = 1500 kg * (-10 m/s) = -15.000 kg m/s
(Kecepatan mobil B bernilai negatif karena arahnya berlawanana dengan mobil A )
Kecepatan mobil setelah tabrakan adalah:
20.000 – 15000 = (1000 + 1500) . v’
5000 =2500 v’
v’ = 2 m/s
Jadin kecepatan kedua mobil setelah bertabrakan adalah sebesar 2 m/s dan arahnya searah dengan mobil A.
Energi Kinetik:
Energi kinetik mobil A:
EK A = 1/2 * 1000 kg * (20 m/s)2 = 200.000 J
Energi kinetik mobil B:
EK B = 1/2 * 1500 kg * (10 m/s)2 = 75.000 J
Kerusakan:
Energi kinetik total sebelum tabrakan:
EK total = 200.000 J + 75.000 J = 275.000 J
Karena tabrakan tidak elastis, sebagian energi kinetik akan berubah menjadi energi lain, dan ini akan menyebabkan kerusakan pada kendaraan.
Energi kinetik total setelah tabrakan:
EK total = 1/ 2 * (m1 + m2) * (v')2
= 1/2 * (1000 + 1500) * (2)2
= 1/2 * (2500) * 4
= 5000 J
Jumlah Energi Kinetik hilang = Ek awal - Ek akhir
= 275.000 J - 5000 J
= 270.000 J
Energi sejumlah 270.000 J inilah yang dikonversikan menjadi tenaga kerusakan sehingga bemper depan mobil menjadi rusak parah.
Energi Joule dan impact merupakan dua konsep yang saling terkait. Semakin besar energi Joule yang terlibat dalam impact, semakin besar juga kerusakan yang terjadi. Sehingga semakin besar massa dan kecepatan mobil bergerak maka semakin besar pula kerusakan yang terjadi akibat beranturan.
Dalam kasus dua mobil bertabrakan, energi kinetik akan dikonversi menjadi energi deformasi (perubahan bentuk). Hal ini sesuai dengan prinsip konservasi momentum tidak elastis yaitu pada tabrakan tidak elastis, hanya momentum total yang terjaga, sedangkan sebagian energi kinetik hilang dan diubah menjadi bentuk energi lain, seperti panas atau deformasi.
Maka dari itu para pengendara mobil atau motor sekalian jangan ngebut-ngebut ya klo di jalan. Keselamatan adalah nomor satu 🙂
Mekanika adalah cabang fisika yang mempelajari gerakan benda dan gaya yang bertanggung jawab atas gerakan tersebut. Ini mencakup mekanika klasik (studi tentang gerakan benda makroskopis) dan mekanika kuantum (studi tentang perilaku partikel subatomik).
Fisika berasal dari Bahasa Yunani yang berarti “alam”. Hal tersebut dimaknai karena fisika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari benda-benda di alam, gejala-gejala, kejadian-kejadian alam serta interaksi dari benda-benda di alam tersebut. Gejala ini, pada mulanya merupakan apa yang dialami oleh indera kita, misalnya penglihatan kemudian menemukan optika/cahaya, pendengaran kemudian menemukan pelejaran tentang bunyi, dan sebagainya.
Fisika didefinisikan sebagai proses benda-benda (benda mati) alam yang akan berubah, sedangkan biologi mempelajari benda-benda hidup. Sehingga disimpulkan bahwa fisika adalah ilmu pengetahuan yang tujuannya mempelajari bagian-bagian dari alam dan interaksi antara bagian tersebut.
Fisika adalah bidang ilmu yang tertua, karena dimulai dari pengamatan-pengamatan gerakan benda-benda langit, bagaimana lintasannya, periodenya, usianya dan lain-lain. Ilmu yang mempelajari tentang gerak benda ini disebut mekanika. Bidang ilmu ini dimulai kira-kira berabad-abad yang lalu. Mekanika berkembang pada zamannya Galileo dan Newton. Galileo merumuskan hukum-hukum benda-benda jatuh, newton mempelajari gerak benda pada umumnya, termasuk planet-planet pada sistem tatasurya.
Fisika mempelajari bagian-bagian dari alam dan interaksi antara bagian tersebut. Alam yang dimaksud adalah alam makro dan juga alam mikro. Alam makro yaitu bahwa fisika mempelajari benda-benda yang ukurannya besar yang dapat dilihat dengan alat-alat biasa yang ada saat ini, termasuk pula matahari, bulan, dll. Sedangkan alam mikro yaitu benda-benda yang kecil sekali dengan jarak yang sangat kecil pula, yang tidak bisa dilihat dengan alat biasa.
Sebagian besar artikel tentang sejarah fisika menyebutkanbahwa perkembangan ilmu fisika terbagi dalam beberapa periode. Adalah Richtmeyer, seorang fisikawan yang membahas mengenai perkembangan ilmu fisika, ia membagi dalam empat periode.
Periode pertama dimulai jaman pra sejarah sampai tahun1550an, pada periode ini dikumpulkan berbagai fakta fisis yang dipakai untuk membuat perumusan empiric beberapa penemuan misal ditemukannya kalender mesir. Periode kedua yaitu tahun 1550an sampai 1800an. Periode ini mulai dikembangkan metode penelitian yang sistematis, tokohnya yaitu Galileo, Newton, Bernaulli, dan lainnya.
Periode ketiga tahun 1800an sampai 1890an, mulai diformulasikannya konsep fisika yang mendasar, yang disebut fisika klasik. Periode keempat tahun 18900 sampai saat ini, dikembangkan teori-teori yang lebih umum yang dapat mencakup masalah yang berkaitan dengan relativitas dan kuantum (partikel yang sangat kecil).
Sedangkan Boer Jacob, membagi perkembangan ilmu fisika dalam lima periode, yaitu periode 1 (satu) antara zaman purbakala sampai tahun 15000. Periode ini belum ada eksperimen yang sistematis dan kebebasan dalam mengadakan percobaan. Periode 2 sekitar tahun 1550 sampai 18000, yaitu mulai berkembang metode eksperimen yang dapat dipertanggungjawabkan, diakui dan diterima sebagai persoalan ilmiah, dipelopori oleh Galileo. Galileo berfikir bahwa sains harus berdasarkan pengamatan dan percobaan. Kondisi saat itu, dogma agama sangat mempengaruhi cara pandang masyarakat terhadap sains.
Periode ketiga sekitar 1800-1890, berkembangnya fisika klasik, hampir semua fisikawan percaya semua hukum fisika telah ditemukan dan selesai, sehingga penelitian dialihkan untuk memperbaiki validitas alat ukur dan metode pengukuran. Contohnya adalah eksperimen count rumford dan joule yang memberi dasar teori kinetic panas, juga percobaan Young yang berhasil membuktikan interferensi dua berkas cahaya sehingga dapat mengukuhkan teori gelombang Huygens dari teori Corpuscular Newton. Serta riset Faraday sebagai dasar kebenaran teori elektromegnetik Maxwell.
Periode keempat tahun 1887-1925, berkembangnya teori klasik semi modern. Adanya fenomena mikroskopis, yaitu fenomena yang tidak dapat dilihat langsung seperti elektron dan neutron, di mana fisika klasik tidak dapat menjelaskan fenomena tersebut. Dimulai dengan ditemukannya efek fotolistrik, diikuti sepuluh tahun kemudian ditemukan sinar X dan radioaktivitas. Pada periode ini telah muncul teori kuantum, namun masih terkait dengan fisika klasik.
Periode kelima tahun 1925 sampai saat ini, yaitu berkembangnya fisika modern. Penelitian fisika membahas fenomena-fenomena mikroskopis revolusioner, telah dikembangkan teori fisika kuantum yang tidak terkait dengan fisika klasik, atau disebut the new quantum mechanics. Fenomena ini muncul berdasarkan uraian teori de Broglie, Heissenbergh, Schrodinger, dll. Diantaranya dengan ditemukannya mekanika matriks (heisenbergh), mekanika gelombang (Schodinger), dan mekanika gabungan keduanya yang lebih umum (Dirac-Tomonaga). Mekanika kuatum yang dikemukakan Dirac dinamakan symbolic method, sifatnya sangat abstrak dan sulit dimengerti sehingga dikenal dengan istilah Relativistic Quantum Mechanics.
Referensi
Cajori, Florian. (1928). A History of Physics. New York: Dover Publication, Inc.
Puspitasari, Ariati Dina. 2023. Sejarah Fisika. Yogyakarta: Penerbit K-Media.
Knowing Science from Anywhere 