Seperti yang Anda ketahui, setiap besaran fisis termasuk salah satu dari dua jenis, baik skalar atau vektor. Dalam artikel ini, kita akan mempertimbangkan karakteristik kinematik seperti kecepatan dan percepatan, dan juga menunjukkan di mana vektor percepatan dan kecepatan diarahkan.
Apa itu kecepatan dan percepatan?
Kedua besaran yang disebutkan dalam paragraf ini adalah karakteristik penting dari setiap jenis gerakan, apakah itu menggerakkan tubuh dalam garis lurus atau sepanjang jalan melengkung.
Kecepatan adalah laju perubahan koordinat dari waktu ke waktu. Secara matematis, nilai ini sama dengan turunan waktu dari jarak yang ditempuh, yaitu:
v¯=dl¯/dt.
Di sini vektor l¯ diarahkan dari titik awal jalur ke titik akhir.
Pada gilirannya, akselerasi adalah kecepatan yang dengannya kecepatan itu sendiri berubah terhadap waktu. Dalam bentuk rumus, dapat ditulis seperti ini:
a¯=dv¯/dt.
Jelas, ambil turunan kedua darivektor perpindahan l¯ dalam waktu, kita juga akan mendapatkan nilai percepatan.
Karena kecepatan diukur dalam meter per detik, percepatan, menurut ekspresi tertulis, diukur dalam meter per detik kuadrat.
Di mana vektor percepatan dan kecepatan?
Dalam fisika, setiap gerakan mekanis suatu benda biasanya ditandai dengan lintasan tertentu. Yang terakhir adalah beberapa kurva imajiner di mana tubuh bergerak di ruang angkasa. Misalnya, garis lurus atau lingkaran adalah contoh utama dari jalur gerak umum.
Vektor kecepatan benda selalu diarahkan ke arah gerakan, terlepas dari apakah benda itu melambat atau dipercepat, apakah itu bergerak dalam garis lurus atau sepanjang kurva. Berbicara dalam istilah geometris, vektor kecepatan diarahkan secara tangensial ke titik lintasan di mana tubuh berada saat ini.
Vektor percepatan dari suatu bahan atau titik tubuh tidak ada hubungannya dengan kecepatan. Vektor ini diarahkan ke arah perubahan kecepatan. Misalnya, untuk gerak bujursangkar, nilai a¯ dapat bertepatan dengan arah v¯ atau berlawanan dengan v¯.
Gaya yang bekerja pada tubuh dan akselerasi
Kami telah menemukan bahwa vektor percepatan benda diarahkan pada perubahan vektor kecepatan. Namun, tidak selalu mudah untuk menentukan bagaimana kecepatan berubah pada titik tertentu dalam lintasan. Selain itu, untuk menentukan perubahan kecepatan, perlu dilakukan operasiperbedaan vektor. Untuk menghindari kesulitan dalam menentukan arah vektor a¯, ada cara lain untuk mengetahuinya dengan cepat.
Di bawah ini adalah hukum Newton yang terkenal dan dikenal oleh setiap siswa:
F¯=ma¯.
Rumus menunjukkan bahwa penyebab percepatan pada benda adalah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Karena massa m adalah skalar, vektor gaya F¯ dan vektor percepatan a¯ berada dalam arah yang sama. Fakta ini harus diingat dan diterapkan dalam praktik setiap kali ada kebutuhan untuk menentukan arah besaran a¯.
Jika beberapa gaya berbeda bekerja pada benda, maka arah vektor percepatan akan sama dengan vektor semua gaya yang dihasilkan.
Gerak melingkar dan percepatan
Bila sebuah benda bergerak lurus, percepatannya diarahkan ke depan atau ke belakang. Dalam kasus gerak dalam lingkaran, situasinya diperumit oleh fakta bahwa vektor kecepatan terus-menerus mengubah arahnya. Mengingat hal di atas, percepatan total ditentukan oleh dua komponennya: percepatan tangensial dan normal.
Percepatan tangensial diarahkan persis sama dengan vektor kecepatan, atau berlawanan dengannya. Dengan kata lain, komponen percepatan ini diarahkan sepanjang garis singgung lintasan. Percepatan tangensial menggambarkan perubahan modulus kecepatan itu sendiri.
Percepatan normal diarahkan sepanjang garis normal ke titik lintasan tertentu, dengan mempertimbangkan kelengkungannya. Dalam kasus gerak melingkar, vektor komponen ini menunjukkanke pusat, yaitu, percepatan normal diarahkan sepanjang jari-jari rotasi. Komponen ini sering disebut sentripetal.
Percepatan penuh adalah jumlah dari komponen-komponen ini, sehingga vektornya dapat diarahkan sewenang-wenang terhadap garis lingkaran.
Jika benda berputar tanpa mengubah kecepatan linier, maka hanya ada komponen normal bukan nol, sehingga vektor percepatan penuh diarahkan ke pusat lingkaran. Perhatikan bahwa pusat ini juga dipengaruhi oleh gaya yang menjaga tubuh tetap pada lintasannya. Misalnya, gaya gravitasi Matahari membuat Bumi kita dan planet-planet lain tetap pada orbitnya.
