Rumus Kecepatan, Jarak, dan Waktu dalam Fisika serta Contoh Soal

Dalam ilmu fisika, kecepatan adalah besarnya jarak yang ditempuh oleh benda tiap satuan waktu. Kecepatan merupakan besaran vektor, yaitu besaran yang mempunyai nilai dan arah.

Kecepatan ditentukan oleh perpindahan benda dan selang waktu yang dibutuhkan untuk berpindah, dengan memperhatikan arah perpindahan. Kecepatan dibedakan menjadi kecepatan tetap dan rata-rata.

Kecepatan tetap termasuk dalam gerak lurus beraturan, yaitu gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan kecepatannya tetap. Simak pembahasan mengenai rumus kecepatan berikut.

Rumus Kecepatan

Menurut buku Praktis Belajar Fisika, Hukum Pertama Newton tentang gerak menyatakan bahwa sebuah benda akan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap jika resultan gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol.

Kecepatan adalah jarak yang ditempuh dalam satuan waktu tertentu. Contoh satuan kecepatan adalah km/jam, m/menit, m/detik, dan sebagainya. Rumus kecepatan adalah jarak dibagi waktu atau ditulis v = s ÷ t.

Hubungan jarak, kecepatan, dan waktu dapat dipahami sebagai berikut.

• Rumus jarak adalah kecepatan dikali waktu atau ditulis s = v × t.
• Rumus waktu adalah jarak dibagi kecepatan atau ditulis t = s ÷ v.

v adalah lambang kecepatan (velocity), s adalah jarak, dan t adalah waktu.

Contoh Soal Kecepatan Jarak dan Waktu

Contoh Soal 1

Jarak Jakarta-Bandung 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 Jakarta-Bandung adalah 3 jam.

Contoh Soal 2

Bambang berangkat dari Jakarta ke Bogor pukul 07.30. jarak Jakarta-Bogor adalah 100 km. Jarak tersebut ditempuh oleh Bambang mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 40 km/jam. Pukul berapa Bambang akan tiba di Bogor?

Jawab:

Diketahui: s = 100 km; v = 40 km/jam.

Waktu perjalanan (t) = s ÷ v = 100 ÷ 40 = 2,5. Jadi, waktu perjalanan adalah 2 jam 30 menit.

Untuk menghitung waktu sampai maka tambahkan waktu berangkat dengan waktu perjalanan, yaitu 07.30 + 2.30 = 10.00. Dengan demikian, Bambang tiba di Bogor pada pukul 10.00.

Contoh Soal 3

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 150 km/jam di jalan tol yang lurus. Jika waktu tempuhnya 120 detik, berapa panjang lintasannya?

Jawab: Diketahui v = 150 km/jam; t = 120 detik.

Pertama, ubah waktu menjadi jam terlebih dahulu.

t = 120 detik = 2 menit = 2/60 jam = 1/30 jam

s = v × t

s = 150 × 1/30

s = 5 km

Jadi, panjang lintasan mobil adalah 5 km.

Contoh Soal 4

Orang naik sepeda dengan kecepatan tetap 15 km/jam. Berapakah waktu yang diperlukan jika orang tersebut menempuh 7,5 km?

Diketahui: v = 15 km/jam; s = 7,5 km

t = s ÷ v

t = 7,5 ÷ 15

t = 0,5

Dengan demikian, waktu tempuh adalah 0,5 jam atau 30 menit.

Contoh Soal 5

Pak Ari mengemudikan mobilnya dengan kecepatan 15 m/s, maka spidometer akan terlihat nilai…

Jawab:

v = 15 m/s

v = 15 × 0,001 km ÷ 1/3.600 jam

v = 15 x 3,6

v = 54 km/jam

Jadi, spidometer pada mobil Pak Ari akan tampil angka 54 km/jam.

Contoh Soal 6

Seseorang naik bus dengan kecepatan tetap selama 40 menit dan menempuh jarak 28,8 km. Berapa kecepatan tetapnya?

Jawab:

Diketahui: s = 28,8 km; t = 40 menit atau ⅔ jam

v = 28,8 ÷ ⅔

v = 43,2

Maka, kecepatan tetapnya adalah 43,2 km/jam.

Contoh Soal 7

Kereta api melakukan perjalanan dengan kecepatan tetap 90 km/jam. Jarak yang ditempuh kereta api selama 4 sekon adalah…

Diketahui: v = 90 km/jam; t = 4 sekon

Ubah satuan kilometer dan jam menjadi sekon.

v = 90 km/jam = 90 × 1.000 ÷ 3.600 = 25 m/s

Gunakan kecepatan ke dalam rumus jarak.

s = v × t

s = 25 × 4 = 100 meter.

Jadi, kereta tersebut menempuh jarak 100 meter.

Rumus Kecepatan Rata-Rata

Kecepatan rata-rata merupakan perbandingan antara jarak yang ditempuh oleh suatu benda terhadap waktu yang diperlukan tanpa memperhatikan jenis gerakan yang dilakukan.

Kecepatan rata-rata adalah perpindahan sebuah benda dalam selang waktu tertentu. Rumus kecepatan rata-rata adalah hasil bagi dari perpindahan dengan selang waktu, yaitu v = Δs / Δt.

Δx adalah perpindahan, yaitu s akhir - s awal dalam satuan meter. Sedangkan Δt adalah perubahan waktu, yaitu t akhir - t awal dalam satuan sekon. Maka, satuan kecepatan rata-rata adalah m/s atau dapat dikonversi menjadi km/jam.

Dalam buku “Rumus Lengkap Fisika SMP” oleh Drs. J. Untoro, kecepatan rata-rata juga dapat ditulis sebagai v = S(total) ÷ t(total) = S1+S2+...... Sn ÷ t1+t2…….tn.

Contoh Soal Kecepatan Rata-rata:

Contoh Soal 1

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.

Contoh Soal 2

Sebuah mobil dalam 5 menit pertama menempuh jarak 15 km, 10 menit kedua menempuh jarak 25 km dan 15 menit ketiga menempuh jarak 20 km. Berapakah kecepatan rata-rata mobil tersebut?

Jawab:

Diketahui: t1 = 5 menit; t2 = 10 menit; t3 = 15 menit; s1 = 15 km; s2 = 25 km; s3 = 20 km.

v = S(total) ÷ t(total)

v = (15 + 25 + 20) ÷ (5 + 10 + 15)

v = 60 km ÷ 30 menit = 60 ÷ ½ jam = 120 km/jam.

Jadi, kecepatan rata-rata mobil tersebut adalah 120 km/jam.

Contoh Soal 3

Tentukanlah kecepatan rata-rata benda jika diberikan data dalam grafik berikut ini.

Jawab:

Posisi awal benda saat t = 0 adalah pada jarak 40 m dan berakhir di posisi 100 m pada waktu t = 40 sekon.

v = Δs/Δt

v = (100 - 40)/(40-0)

v = 60/40 = 1,5 m/s.

Jadi, kecepatan rata-rata benda sesuai grafik tersebut adalah 1,5 m/s.

Demikianlah rumus kecepatan, jarak, dan waktu dalam fisika serta contoh soal. Dengan memahami rumus ini, kita dapat menyelesaikan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan pergerakan dan perpindahan benda. Semoga bermanfaat bagi Anda.