Rumus Percepatan dalam Fisika Serta Pengertian dan Contoh Soal

Apa, sih, percepatan itu? DIkutip dari buku Fisika oleh Sunardi dan Irawan (2015), percepatan adalah besaran vektor yang didefinisikan sebagai perubahan kecepatan tiap waktu. Bob Foster (2011) dalam Terpadu Fisika juga menjelaskan bahwa sebuah partikel mengalami percepatan apabila kecepatannya berubah terhadap waktu.

Percepatan bukan hanya soal kecepatan yang meningkat. Saat sebuah objek melambat (kecepatannya menurun) pun, ia juga disebut mengalami percepatan. Bahkan, menurut laman Khan Academy, partikel yang berubah arah ketika melaju juga mengalami percepatan.

Berdasarkan definisi di atas, percepatan termasuk besaran vektor. Artinya, ia memiliki nilai dan juga arah. Perlu diketahui pula, dalam bahasa Inggris, percepatan dikenal sebagai acceleration atau 'akselerasi'. Itu sebabnya besaran ini disimbolkan dengan huruf a.

Percepatan dan kecepatan sama-sama mengandung kata "cepat". Keduanya pun juga termasuk besaran vektor. Meskipun begitu, percepatan dan kecepatan tidaklah sama.

Merujuk laman Vedantu, perbedaan percepatan dan kecepatan adalah sebagai berikut:

• Kecepatan adalah laju perubahan perpindahan, sedangkan percepatan adalah laju perubahan kecepatan.
• Kecepatan bisa bernilai positif, negatif, atau nol, sedangkan percepatan hanya bisa bernilai positif atau negatif.
• Satuan SI kecepatan adalah m/s, sedangkan satuan SI percepatan adalah m/s^2.
• Rumus kecepatan adalah perpindahan/waktu, sedangkan rumus percepatan adalah kecepatan/waktu.

Seperti yang disinggung di bagian sebelumnya, percepatan adalah perubahan kecepatan dibagi selang waktu. Nah, dalam Fisika, ini juga dikenal sebagai percepatan rata-rata.

Dari buku Fisika untuk Kelas X oleh Kanginan (2006), percepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan benda (Δv) dengan selang waktu berlangsungnya perubahan kecepatan tersebut (Δt). Adapun rumusnya seperti yang tertera pada gambar di atas.

Selain percepatan rata-rata, juga ada yang dikenal dengan percepatan sesaat. Marthen Kanginan (2006) dalam buku Fisika untuk Kelas XI dan Fisika untuk Kelas X mengartikan percepatan sesaat sebagai perubahan kecepatan yang berlangsung dalam waktu singkat, yaitu ketika selang waktu (Δt) sangat kecil atau mendekati nol. Rumus percepatan sesaat ditunjukkan pada gambar di atas.

1. Sebuah mobil bergerak dari keadaan diam dan mencapai kecepatan 36 km/jam dalam waktu 30 menit. Berapa percepatan mobil tersebut?

Jawab:

Diketahui:

• v1 = diam = 0 km/jam = 0 m/s
• v2 = 36 km/jam = 36.000 m/3.600 s = 10 m/s
• Δt = 30 menit = 30 x 60 s = 1.800 s

Ditanya: a = ... m/s^2

Maka,

• a = Δv/Δt
• a = v2 - v1/Δt
• a = (10 - 0)/1.800
• a = 0,0056 m/s^2 = 72 km/jam^2

2. Sebuah benda bergerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal 200 m/s. Setelah bergerak selama 3 detik, kecepatannya berubah menjadi 140 m/s. Tentukan percepatan benda tersebut!

Jawab:

Diketahui:

• v1 = 200 m/s
• v2 = 140 m/s
• t = 3 s

Ditanya: a = ... m/s^2

Maka,

• a = Δv/t
• a = v2 - v1/t
• a = (140 - 200)/3
• a = -20 m/s^2 (tanda minus menunjukkan bahwa benda mengalami perlambatan)

Dikutip dari buku Fisika oleh Sunardi dan Irawan (2015).

3. Sebuah partikel bergerak dengan fungsi kecepatan v(t) = at^3 + bt^2 + c dengan v dalam m/s dan t dalam sekon. Jika konstanta a = 2 m/s^4, b = -3 m/s^3, dan c = 10 m/s, tentukan

• percepatan rata-rata partikel untuk selang waktu t = 2 s sampai t = 6 s; dan
• percepatan partikel pada saat t = 6 s.

Jawab:

Pertanyaan 1:

Diketahui t1 = 2 s dan t2 = 6 s. Maka, untuk mencari nilai v1 dan v2, masukkan nilai t1 dan t2 ke dalam persamaan v(t) = at^3 + bt^2 + c sehingga

• v1 = 2(2)^3 - 3(2)^2 + 10 = 14 m/s
• v2 = 2(6)^3 - 3(6)^2 + 10 = 334 m/s

Maka,

• a = Δv/Δt
• a = v2 - v1/t2 - t1
• a = (334 - 14)/(6 - 2)
• a = 80 m/s^2

Pertanyaan 2

Untuk menemukan jawabannya, maka bisa menggunakan rumus turunan dari percepatan, yaitu a = dv/dt. Maka,

• a = dv/dt
• a = d (2t^3 + 3t^2 + 10)/dt
• a = 6t^2 - 6t
• a = 6(6)^2 - 6(6)
• a = 216 - 36
• a = 180 m/s^2

Dikutip dari Terpadu Fisika oleh Foster (2011) dengan sedikit perubahan.

Gimana, sudah paham tentang rumus percepatan dan pengaplikasiannya dalam soal, kan? Semoga artikel di atas membantu pemahamanmu tentang materi Fisika yang satu ini, ya!