Fisika Dasar

Hubungan Roda-Roda Sepusat

Kalau di awal gue udah bahas sedikit tentang rantai dan gir sepeda, sekarang gue mau ajak elo buat lihat contoh lainnya. Gir dan ban sepeda motor bagian belakang adalah salah satu contoh yang bisa menjelaskan apa itu hubungan roda sepusat.

Saat naik sepeda motor, mungkin elo pernah berpikir gimana caranya motor itu bisa berjalan. Selain karena bantuan mesin dan bahan bakar minyak, ban motor juga bergerak karena menerapkan konsep hubungan roda-roda.

Coba deh, elo amati baik-baik gambar di bawah ini.

Dari gambar, terlihat jelas kalau ban dan gir merupakan hubungan roda-roda sepusat. Di sini, gir bisa disebut juga sebagai roda karena berbentuk piringan pipih. Keduanya dihubungkan dengan satu poros yang berada di tengah ban dan gir.

Biar lebih jelas, gue kasih ilustrasi yang lebih sederhana, ya. Di bawah ini, roda berwarna ungu merupakan ban sepeda motor, roda berwarna kuning merupakan gir, dan lingkaran hitam kecil adalah pusat roda-roda.

Meskipun kedua roda tersebut ada di satu pusat yang sama, keduanya punya ukuran yang berbeda. Begitu juga dengan jari-jari mereka. Jari-jari roda kuning (RA) akan lebih kecil dari jari-jari roda ungu (RB).

Sekarang pertanyaannya, kalau gue putar roda ungu ke kanan, apa yang akan terjadi dengan roda kuning? Tentu aja, roda kuning akan ikut berputar ke arah yang sama dengan roda ungu karena keduanya mempunyai satu pusat yang sama.

Dari ilustrasi tersebut, udah paham kan hubungan roda-roda sepusat tuh kayak gimana?

Baca Juga: Pengertian Gaya Sentripetal dan Sentrifugal Beserta Rumusnya – Materi Fisika Kelas 10

Contoh Soal Frekuensi dan Pembahasan

Supaya kamu makin paham tentang cara menghitung frekuensi, coba perhatikan contoh soal dan pahami pembahasannya di bawah ini yuk!

Oh iya, siapkan juga alat tulis untuk kamu mencoba sendiri contoh soalnya ya, guys.

Waktu yang dibutuhkan sebuah gelombang untuk menyelesaikan satu getaran adalah 0,32 detik. Berapakah frekuensi gelombang ini?

Diketahui: T = 0,32 detik.

f = 1/T = 1/0,32 = 3.125 Hz

Jadi, frekuensi gelombangnya adalah 3.125 Hz.

Sebuah radiasi gelombang elektromagnetik tertentu memiliki panjang gelombang 573 nm saat melewati ruang hampa. Cepat rambat gelombang tersebut adalah 3,00 x 108 m/s.

Berapa frekuensi gelombang elektromagnetik tersebut?

Diketahui: 𝜆 = 573 nm = 5,73 x 10-7 m atau 0,000000573; C = 3,00 x 108 m/s

f = C/𝜆 = 3,00 x 108 / 5,73 x 10-7 = 5,24 x 1014 Hz.

Nah, itu dia penjelasan mengenai rumus frekuensi. Sekarang udah paham ‘kan, ternyata menghitung frekuensi mudah juga ya, guys. Semoga informasi di atas bermanfaat ya.

Rumus Hubungan Roda-Roda Bersinggungan

Seperti yang gue tuliskan, pada hubungan roda-roda ini, ada satu titik bersinggungan yang menyebabkan kedua roda berputar secara bersamaan. Di titik inilah, besar kecepatan linear kedua roda akan sama.

Jadi, meskipun kedua roda punya arah kecepatan sudut yang berlawanan, besar kecepatan linearnya tetap sama. Karena itu, persamaan hubungan roda-roda ini akan sama dengan roda berantai, yaitu:

VA = kecepatan linear gir kecil atau roda kuning

VB= kecepatan linear gir besar atau roda ungu

⍵A = kecepatan sudut roda kecil atau roda kuning

⍵B = kecepatan sudut roda besar atau roda ungu

RA= jari-jari gir kecil atau roda kuning

RB= jari-jari gir besar atau roda ungu

Oh iya, karena hubungan roda-roda bersinggungan mempunyai gerigi, jumlahnya akan mempengaruhi kecepatan perputaran roda. Semakin banyak gerigi pada roda-roda, maka perputarannya akan semakin melambat.

Bagi Sobat Zenius yang mau memperdalam materi ini, elo bisa tonton video-video penjelasannya di Zenius. Caranya, elo tinggal klik banner yang ada di bawah ini.

Fisika Kuantum Edisi 2 Revisi

Gambaran Umum dan Definisi

Rumus Jarak dalam Fisika Beserta Contohnya

Hakikatnya dalam materi fisika, jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh suatu benda dalam jangka waktu tertentu. Misalnya saja jarak dari titik A ke titik B. Begitu juga dengan jarak titik A, titik B, titik C dan titik D.

Benda yang berawal dari titik A akan ke titik D maka melalui lintasan titik B dan titik C. Sehingga panjang lintasan dari titik A hingga D merupakan jarak tempuh benda. Jarak yang ditempuh benda adalah AB+BC+CD.

Dalam ilmu fisika, jarak memiliki simbol (s). Simbol tersebut sudah umum penggunaannya di Indonesia. Berbeda dengan negara luar, jarak sering dengan simbol (d) atau distance.

Sementara satuan jarak menurut sistem satuan Internasional atau SI yaitu meter (m). Karena jarak adalah besaran panjang, maka jarak masuk kategori sebagai suatu besaran pokok. Begitu juga jarak ini termasuk besaran skalar dan dinyatakan dengan nilai maupun angka tanpa memiliki arah.

Jarak dalam fisika juga terkait dengan besaran kelajuan, baik gerak lurus beraturan tanpa percepatan atau gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan. Rumus jarak terkait besaran dapat menghasilkan rumus s= v.t (rumus jarak pada GLB) atau s: v0 . t ± 1/2 a . t2 ini adalah rumus jarak pada GLBB.

Untuk s merupakan jarak (m), t adalah waktu (s), v0 adalah kelajuan awal (m/s), v adalah kecepatan dan a adalah percepatan (m/s²). Untuk menghitung waktu maka jarak dibagi kecepatan, sedangkan menghitung kecepatan adalah jarak dibagi waktu.

Frekuensi dari Jumlah Getaran dan Waktu

t : Waktu yang dibutuhkan untuk melakukan getaran (s)

Hubungan Roda-Roda dengan Rantai

Hubungan roda-roda selanjutnya masih berkaitan sama contoh yang udah gue sebutkan di atas. Yup, salah satu penerapan hubungan roda-roda dengan rantai ada pada gir belakang dan gir depan sepeda.

Coba kita balik lagi ke penjelasan rantai, gir, dan roda sepeda tadi, ya. Posisi gir depan menempel dengan pedal sepeda dan terhubung oleh rantai. Saat elo gowes pedal sepeda, gir depan akan berputar dan menggerakkan gir belakang yang juga tersambung ke rantai.

Hampir mirip motor, gir belakang juga menempel dengan ban belakang sepeda secara sepusat. Karena itulah, bagian belakang gir pada sepeda menggunakan prinsip roda dan poros yang terhubung oleh rantai.

Secara sederhana, gambaran hubungan roda-roda dengan rantai pada gir sepeda bisa elo perhatikan lewat gambar berikut.

Pada ilustrasi di atas, roda kuning mewakili gir belakang sepeda yang punya ukuran jari-jari lebih kecil (RA). Sementara, roda ungu adalah gir depan sepeda yang ukuran jari-jarinya lebih besar (RB).

Nah, dari penjelasan dan ilustrasi ini, apakah elo udah bisa menebak bagaimana bentuk persamaan untuk hubungan roda-roda dengan rantai?

Baca Juga: Ruang Lingkup Fisika Kelas 10, Belajar Apa sih di Fisika?

Jarak Secara Fisik

Sebuah penanda jalan yang menunjukkan jarak (Analogue Kid/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported).

Jarak secara fisik dapat merujuk beberapa hal berbeda, yaitu:

Definisi jarak yang tidak umum dapat berguna untuk memodelkan situasi fisik tertentu, tetapi juga dipakai dalam matematika murni:

Pada gambar di atas, jarak Euklides antara kedua titik dinyatakan dalam garis berwarna hijau. Garis berwarna merah, biru, dan kuning menyatakan jarak Manhattan antara dua titik yang sama

Ukuran jarak dalam kosmologi lebih rumit karena dipengaruhi oleh faktor ekspansi alam semesta, dan oleh efek-efek yang dijelaskan oleh teori relativitas (seperti kontraksi panjang benda bergerak).

Definisi “jarak” juga digunakan sebagai analogi untuk mengukur dua objek non-fisik dalam cara tertentu. Pada bidang ilmu komputer, terdapat notasi “jarak pengeditan” antara dua senarai (string). Sebagai contoh, kata “makan” dan “makam” yang hanya berbeda satu huruf, lebih dekat jaraknya daripada kata “makan” dan “malam” yang memiliki perbedaan dua huruf. Konsep ini digunakan dalam teori kode dan pada pemeriksa ejaan. Secara matematis, jarak dapat didefinisikan dalam beberapa cara:

Dalam matematika, ruang metrik adalah himpunan di mana jarak antar anggota-anggota himpunan terdefinisi. Dengan cara ini, banyak tipe “jarak” dapat dihitung, seperti traversal graf, perbandingan distribusi dan kurva, dan definisi tidak umum “ruang” (sebagai contoh lipatan dan refleksi).

Notasi jarak di teori graf digunakan untuk mendeskripsikan jejaring sosial, sebagai contoh bilangan Erdős atau bilangan Bacon—bilangan yang menunjukkan jauhnya hubungan kolaboratif seseorang dari matematikawan Paul Erdős dan dengan aktor Kevin Bacon.

Dalam psikologi, geografi manusia, dan ilmu sosial, jarak sering kali diartikan bukan sebagai ukuran yang objektif, tetapi sebagai pengalaman subjektif.

Contoh Soal Kecepatan Jarak dan Waktu

Setelah mengetahui rumus-rumus kecepatan, jarak dan waktu di atas, berikut contoh soal agar lebih paham lagi.

1. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan tetap. Dalam waktu 3 jam, mobil tersebut menempuh jarak 210 km. Berapa kecepatan mobil tersebut? A. 80 km/jam B. 70 km/jam C. 72 km/jam D. 82 km/jam E. 76 km/jam Jawaban: B

Pembahasan dengan rumus kecepatan Jarak (S)= 210 km Waktu (t)= 3 jam Maka, dapat dihitung dengan rumus v= S/t, yakni v= 210 km/3 jam v= 70 km/jam

Dari perhitungan dengan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil kecepatan mobil adalah 70 km/jam

2. Sebuah kendaraan menempuh jarak 600 meter selama 5 menit, kemudian selama 10 menit berikutnya menempuh jarak 900 meter. Setelah itu, pada 750 meter terakhir waktu tempuhnya adalah 15 menit. Kecepatan rata-rata kendaraan itu adalah … A. 70 meter/menit B. 750 meter/menit C. 75 meter/menit D. 75 km/menit E. 7,5 meter/menit Jawaban: C

Pembahasan: S total = 600+900+750= 2250 meter t total= 5+10+15=30 menit Maka dapat dihitung dengan rumus v = ∆x / ∆t, yakni v= 2250 meter/30 menit v= 75 meter/menit

Dari perhitungan dengan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil kecepatan rata-rata mobil ada 75 meter/menit

3. Sebuah mobil melaju dengan kecepatan tetap. Berdasarkan speedometer, kecepatan laju mobil tersebut adalah 90 km/jam, selama 12 menit. Maka, berapa jarak yang ditempuh selama selang waktu tersebut? A. 12 km B. 15 km C. 14 km D. 18 km E. 16 km Jawaban: D

Pembahasan: v= 90 km/jam = 25 m/detik t= 12 menit = 720 detik Maka dapat dihitung dengan rumus S = v x t, yakni S= 25 m/detik x 720 detik S= 18.000 meter = 18 km

Dari perhitungan menggunakan rumus di atas, maka didapat hasil jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 18 km.

4. Sebuah truk melaju dengan kecepatan 70 km/jam. Truk akan menempuh jarak sejauh 140 km. Maka, berapa lama waktu yang dibutuhkan truk tersebut untuk sampai ke tempat tujuan? A. 1 jam 15 menit B. 1 jam 30 menit C. 2 jam D. 2 jam 25 menit E. 3 jam Jawaban: C

Pembahasan dengan rumus kecepatan S= 140 km v= 70 km/jam Maka dapat dihitung dengan rumus t = S/v, yakni t= 140 km/70 km/jam t= 2

Dari perhitungan dengan rumus di atas, maka didapat hasil waktu yang dibutuhkan truk tersebut adalah 2 jam.

5. Alia mengemudikan mobil dari rumah ke kantor yang berjarak sekitar 30 km dengan waktu 2 jam di perjalanan. Maka berapakah kecepatan dari mobil doni tersebut?

Diketahui: s = 30 km t = 2 jam Ditanya: v Dijawab: V = s/t V = 30 km/2 jam V = 15 km/jam Jadi, kecepatan dari mobil Alia adalah 15 km/jam.

6. Surya berjalan kaki dengan kecepatan rata-ratanya 2 meter per detik. Jadi, berapa jarak yang ditempuh Surya usai berjalan kaki selama 2 jam?

Diketahui: v = 2 meter/detik t = 2 jam = 2 x 60 x 60 = 7200 detik. Ditanya: s Dijawab: s = v x t s = 2 meter/detik x 7200 detik s = 14.400 meter = 14,4 km Jadi, jarak yang ditempuh Surya usai berjalan kaki selama 2 jam adalah 14,4 km.

7. Sebuah pesawat terbang dengan kecepatan 500 km/jam. Berapa lama waktu untuknya terbang dari kota A ke kota B apabila jarak kedua kota itu adalah 1.500 kilometer?

Diketahui: s = 1.500 km v = 500 km/jam Ditanya: t dari kota A ke kota B Dijawab: t = s/v t = 1500 km/500 km/jam t = 3 jam Jadi, waktu yang dibutuhkan pesawat itu untuk terbang kota A ke kota B adalah 3 jam.

8. Wildan mengendarai mobil dengan dari kota A ke kota B yang berjarak sekitar 20 km selama 2 jam lalu melanjutkan perjalanan 40 km menuju kota C selama 3 jam. Berapa kecepatan rata-rata yang telah ditempuh mobil Wildan?

Diketahui: s2-s1 = 40 km – 20 km = 20 km t2 – t1 = 3 jam – 2 jam = 1 jam Ditanya: kecepatan rata-rata Dijawab: v = (s2 – s1) / (t2 – t1) = 20 km/jam Jadi, kecepatan rata-rata yang telah ditempuh mobil Wildan adalah 20 km/jam.

9. Jarak Yogyakarta-Magelang adalah 195 km. Jika ditempuh menggunakan mobil dengan kecepatan 65 km/jam. Berapa waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut?

Jawab: Diketahui: s = 195 km; v = 65 km/jam. Ditanya: Waktu atau t. t = s ÷ v t = 195 ÷ 65 t = 3 Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak dari Yogyakarta-Magelang adalah 3 jam.

10. Seorang pelari cepat bergerak lurus beraturan dalam waktu 5 sekon. Ia dapat menempuh jarak 40 meter. Kecepatan rata-rata pelari itu adalah …

Jawab: Diketahui: Δs = 40 m, Δt = 5 s. v = Δs/Δt v = 40/5 = 8 m/s Jadi, kecepatan rata-rata pelari tersebut adalah 8 m/s.

11. Pelari atletik mampu menempuh jarak 200 meter dalam rentang waktu 25 detik. Berapakah kecepatan rata-rata pelari tersebut?

Jawab: Jarak tempuh = 200 m Waktu tempuh =25 detik Kecepatan rata-rata = 200/25 = 8 m/detik.

12. Motor vespa menempuh jarak 110 kilometer dalam kurun waktu 2 jam. berapakah kecepatan rata-rata motor vespa tersebut.

Jawab: Jarak tempuh = 110 km Waktu tempuh =2 jam Kecepatan rata-rata = 110/2 = 55 km/jam.

13. Doni mengendarai mobil nya dari rumah ke kantor yang berjarak sekitar 25 km dengan waktu 2 jam di perjalanan. Jadi berapakah jumlah kecepatan rata-rata mobil tersebut?

Jawab: Diketahui: S = 25 km t = 2 jam

Ditanya: kecepatan rata-rata (v) ….. ?

Dijawab: V = S / t V = 25 km / 2 jam V = 12,5 km/jam Maka, kecepatan mobil itu ialah 12,5 km/jam.

14. Pada saat Dono berlari diperkirakan dengan kecepatan rata-ratanya 1,5 meter per detik. Jadi, hitung jumlah jarak yang ditempuh oleh Doni setelah 2 jam perjalanan?

Jawab : Diketahui: v = 1,5 meter/detik t = 2 jam = 2 x 60 x 60 = 7200 detik.

Ditanya: Jadi berapa jumlah jarak yang dapat ditempuh oleh Doni setelah 2 jam berjalan (s) ?

Dijawab: s = v x t s = 1,5 meter/detik x 7200 detik s = 10800 meter = 10,8 km Jadi, jarak yang ditempuh oleh Doni setelah 2 jam berjalan ialah 10,8 km.

15. Ada pesawat yang ang diperkirakan dengan kecepatan 500 km/jam. Jadi, berapakah waktu yang dibutuhkan pesawat tersebut untuk terbang dari Bandar Lampung ke Bandung bila jarak kedua kota tersebut ialah 1400 kilometer ?

Jawab: Diketahui: S = 1400 km v = 500 km/jam

Ditanya: Diketahui waktu yang dibutuhkan pesawat terbang dari Bandar Lampung ke Bandung (t)?

Dijawab: t = s / t t = 1400 km / 500 km/jam Jadi, waktu yang dibutuhkan pesawat garuda indonesia untuk terbang dari Bandar Lampung ke Bandung ialah 2 jam 48 menit.

16. Vishal mengayu sebuah sepeda dengan kecepatan 2 m/s. Maka berapa lama waktu yang diperlukan vishal dalam menempuh jarak 100 meter?

Jawab: Diketahui: v = 2 m/s s = 120 m

Penyelesaian: t = s / v t = 100 / 2 t = 50 sekon Jadi, waktu diperlukan vishal adalah 50 sekon

17. Diketahui Ilham mengendarai sebuah sepeda motor dengan menempuh jarak 100 meter dengan waktu 25 detik. Maka berapakah kecepatan motor-motoran Ilham?

Jawab: Diketahui: s = 100 m t = 25 s

Ditanya v ….? Penyelesaian: v = s / t v = 100 / 25 v = 4 m/s Jadi, kecepatan motor-motoran vishal adalah 4 m/s

18. Apabila telah diketahui pada jarak X – Y ialah 33 km. Kemudian seorang Adik pergi dari X pukul 09.00 dengan kecepatan perjam 6 km. Dan pada kakaknya tersebut diperkirakan berangkat dari B pukul 09.00 dengan kecepatan perjam 5 km. Pukul berapakah kakak dan adik akan bertemu ?

Pembahasan: Gunakanlah rumus untuk menghitung jarak: s = v . t Jarak Adik + Jarak Kakak = 33 km 6 km . t + 5 km . t = 33 km 11 t = 33 t = 3 jam Jam mereka akan bertemu = 09.00 + 3 jam = 12.00 Jadi, Adik dan Kakak akan bertemu pada pukul 12.00

19. Jarak Bekasi–Jakarta 60 km. Angga berangkat ke Jakarta dengan sepeda mobil pukul 07.30. Kecepatan rata-rata angga ialah 40 km/jam.

Hitunglah: a. Berapa waktu tempuh yang dibutuhkan oleh Angga untuk sampai ke Jakarta ? b. Pukul Berapakah Angga tiba di Jakarta?

Jawaban: a. kita peruganakan Rumus untuk menghitung waktu tempuh ialah t=s/v atau = Jarak : kecepatan = 60 km : 40 km/jam = 1,5 jam

Maka berapakah waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak Bekasi–Jakarta ialah 1,5 jam = 1 jam 30 menit.

b. Tibanya Angga di Jakarta = Waktu pergi+ waktu tempuh = pukul 07.30+ pukul 01.30 = 09.00 Jadi, Angga tiba di Jakarta pukul 09.00

20. Karno mengendarai ssebuah mobil dengan kecepatan rata-rata 60 km/jam. Dari Jakarta hingga menuju kota Bandung ia berangkat pada pukul 04.00. Apabila Karno sampai di kota Bandung Pukul 07.00. Berapa Km jarak yang telah ditempuh Karno ?

Jawab : Keterangan Rumus jarak tempuh s=vxt Waktu tempuh dan = waktu tiba kemudian – waktu berangkat = Pukul 07.00 – Pukul 04.00 = 3 jam

Jarak yang ditempuh = kecepatan X waktu = 60 km/jam X 3 jam = 180 km Maka Karno sudah menempuh jarak 180 km

21. Jarak antara Jakarta–Bogor adalah 60 km. Rossa berangkat ke Bogor dengan sepeda motor pukul 07.30. Kecepatan rata-rata Rossa adalah 40 km/jam.

Pertanyaan: a. Agar sampai ke bogor maka berapakah waktu tempuh yang diperlukan Rossa ? b. Pukul Berapakah Ross tiba di Bogor?

Jawab: a. Rumus menghitung waktu tempuh adalah t=s/v atau = Jarak : kecepatan = 60 km : 40 km/jam = 1, 5 jam Jadi Rossi membutuhkan waktu untuk menempuh jarak dari Jakarta ke Bogor yaitu. 1,5 jam = 1 jam 30 menit.

b. Tiba di Bogor = Waktu saat keberangkatan + kemudian waktu tempuh = pukul 07.30+ pukul 01.30 = 09.00 Maka Rossa tiba di Bogor pukul 09.00.