Kelajuan Sesaat dan Kecepatan Sesaat (Fisika Dasar)

Kecepatan sesaat

Kecepatan rata-rata tidak memberikan informasi tentang pergerakan suatu benda dari waktu ke waktu (setiap saat). Apakah suatu saat kecepatan benda bertambah, berkurang, atau bahkan berhenti tidak termasuk dalam kecepatan rata-rata. Namun kebanyakan objek memiliki kecepatan yang berbeda pada waktu yang berbeda. Sangat jarang kita jumpai sebuah benda memiliki kecepatan yang sama dalam menempuh perjalanan, jika dalam selang waktu yang lama. Gambar 2.17 menunjukkan besar kecepatan dan ketinggian pesawat Garuda GA-89 Indonesia yang terbang dari Amsterdam menuju Jakarta pada tanggal 15 Mei 2015. Kurva kuning adalah ketinggian, sedangkan kurva biru adalah kecepatan. Sepertinya kecepatan berubah saat lepas landas dan mendarat. Selama perjalanan, kecepatannya hanya berubah sedikit. Perubahan ini biasanya disebabkan oleh kondisi cuaca di mana terkadang pesawat melambat sedikit atau sedikit lebih cepat.

Gambar 2.17 Besar kecepatan dan ketinggian pesawat garuda GA-89 penerbangan Amsterdam-Jakarta tanggal 15 Mei 2015

Informasi tentang kecepatan benda pada waktu yang berbeda terkandung dalam sejumlah gerakan yang disebut kecepatan sesaat. Kecepatan sesaat diperoleh dari kecepatan rata-rata dengan mengambil interval waktu yang sangat kecil, yang mendekati nol. Kita juga dapat mengatakan bahwa kecepatan sesaat adalah kecepatan rata-rata selama interval waktu yang sangat kecil (mendekati nol). Jadi, definisi kecepatan sesaat adalah

dengan . Definisi ini dapat ditulis dalam bentuk diferensial sebagai berikut

Karena kecepatan sesaat adalah kecepatan pada berbagai waktu, maka nilai kecepatan sesaat harus ditetapkan ke nilai waktu yang berbeda. Jadi, jika ditabulasikan, maka tabel kecepatan sesaat akan sangat panjang tergantung pada interval waktu yang dipilih. Semakin kecil interval waktu yang dipilih untuk mendeskripsikan kecepatan, maka sjumlah data kecepatan rata-rata menjadi sangat panjang.

Vektor kecepatan mempunyai komponen-komponen yang dianyatakan dalam sumbu koordinat. Kuantitas atau besarnya kecepatan sesaat yang dinyatakan dalam komponen-komponen kecepatan adalah sebagai berikut:

dimana:

vx adalah komponen kecepatan dalam arah sumbu-x;

vy adalah komponen kecepatan dalam arah sumbu-y;

vz adalah komponen kecepatan dalam arah sumbu-z.  

Seberapa penting kita untuk memahami apa itu kecepatan? Misalkan: Sebuah pesawat tempur musuh yang ditangkap radar memasuki wilayah suatu negara. Pesawat itu akan ditembak jatuh dengan rudal. Tanpa mengetahui posisi dan kecepatan pesawat serta kecepatan jelajah rudal yang akan digunakan, mustahil bisa menjatuhkan pesawat tersebut. Pesawat tempur harus memiliki kecepatan yang sangat tinggi untuk menghindari tembakan musuh. Satelit yang diluncurkan harus memiliki kecepatan yang sangat presisi saat mulai mengelilingi bumi agar tidak keluar dari orbitnya. Kecepatan sarana transportasi merupakan parameter penting dalam pengelolaan distribusi barang dan jasa yang teliti, baik antar kota, antar pelabuhan maupun antar negara. Anda dapat mencantumkan puluhan aplikasi lain yang menggunakan kecepatan variabel sebagai variabel utama.

Kelajuan Sesaat

Pada gambar 2.17 lebih akurat jika dinyatakan dalam kelajuan sesaat karena disitu tidak ada informasi satupun tentang arah. Yang ada hanyalah besarnya kecepatan sesaat. Besarnya kecepatan sesaat adalah definisi laju sesaat. Tapi hati-hati, amplitudo kecepatan rata-rata tidak sama dengan kelajuan rata-rata. Kelajuan rata-rata umumnya lebih besar daripada amplitudo kecepatan rata-rata.

Terdapat dua cara untuk memperoleh laju sesaat. Yang pertama ditentukan sebagai fungsi dari jarak yang ditempuh dalam waktu yang mendekati nol dan yang kedua adalah untuk mengambil nilai skalar dari kecepatan sesaat. Cara pertama adalah

di mana delta t diambil mendekati nol. Cara kedua adalah

Pada kendaraan umum seperti motor dan mobil, laju sesaat dapat kita lihat pada angka yang ditunjukkan oleh speedometer.

Demikian artikel penjelasan tentang Kelajuan Sesaat dan Kecepatan Sesaat semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika maupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.

Referensi

A. Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1. Penerbit: Institut Teknologi Bandung

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 2011. Fundamental of Physics. 9th Edition. Penerbit: John Wiley & Sons