√ Kerangka Teladan Inersia Dan Non-Inersia Bersama Contoh Soal Dan Tanggapan (Fisika)

Kerangka Acuan

Kerangka acuan adalah suatu perspektif dari mana suatu sistem diamati. Dalam bidang fisika, suatu kerangka teladan memperlihatkan suatu sentra koordinat relatif terhadap seorang pengamat yang sanggup mengukur gerakan dan posisi semua titik yang terdapat dalam sistem, termasuk orientasi obyek di dalamnya.

2 Buah kerangka acuan.

 

Jenis kerangka acuan

Terdapat dua jenis kerangka acuan, yaitu: kerangka teladan inersia dan non-inersia. Jenis yang pertama yakni jenis kerangka teladan yang telah diisyaratkan oleh prinsip relativitas Newtonian.

Kerangka teladan inersia

Suatu kerangka teladan inersia bertranslasi dengan suatu kecepatan konstan, yang berarti kerangka teladan itu tidak berotasi (hanya bertranslasi) dan sentra koordinatnya bergerak dengan kecepatan konstan di sepanjang sebuah garis lurus (dengan kecepatan tetap, tanpa adanya komponen percepatan). Dalam kerangka teladan inersia, berlaku hukum pertama Newton (inersia) dan juga hukum gerak Newton.

Beberapa cara untuk mendeskripsikan secara singkat suatu kerangka teladan inersial, antara lain adalah:

• Bergerak dengan kecepatan konstan.


• Yang tidak bergerak dipercepat.


• Yang di mana aturan inersia berlaku.


• Yang di mana aturan gerak Newton berlaku.


• Yang di mana tidak terdapat gaya-gaya fiktif.

Kerangka teladan non-inersia

Suatu kerangka teladan non-inersia, sebagai contoh kendaraan beroda empat yang bergerak melingkar, atau komidi putar yang sedang berputar, berakselerasi atau/dan berputar. Hukum pertama Newton tidak berlaku dalam kerangka teladan non-inersial, yang terlihat dengan adanya percepatan pada obyek tanpa adanya gaya yang menyebabkannya dalam kerangka teladan tersebut. Kecepatan konstan saja tidak cukup untuk membuat suatu kerangka teladan menjadi kerangka teladan inersia, ia juga harus bergerak dalam garis lurus. Gerak berputar atau melengkung akan menimbulkan kerangka teladan tidak lagi menjadi inersia dikarenakan munculnya percepatan sentripetal.

Beberapa cara singkat untuk mendeskripsikan kerangka teladan non-inersia, misalnya:

• suatu kerangka teladan non-inersia yakni suatu kerangka teladan yang kecepatannya berubah (berubah dipercepat, diperlambat atau bergerak dalam lintasan tidak lurus, –berbelok-belok–).


• suatu kerangka teladan non-inersia yakni suatu kerangka teladan yang dipercepat.


• suatu kerangka teladan non-inersia yakni suatu kerangka teladan yang di mana aturan inersia tidak lagi berlaku.


• suatu kerangka teladan non-inersia yakni suatu kerangka teladan yang di mana muncul gaya-gaya fiktif semoga aturan gerak Newton tetap berlaku.

 

Ilustrasi kerangka teladan inersia

Secara umum apabila suatu kerangka teladan inersia telah dipilih, maka diharapkan bahwa pengamatan yang dilakukan eksklusif pada obyek pengamatan itu atau hanya dari kerangka teladan relatif yang dipilih akan memperlihatkan hasil pengamatan yang sama. Jika tidak, berarti ada yang salah dalam proses pemilihan kerangka atau dikatakan bahwa kerangka teladan tidak inersial.

Kerangka teladan yang diam

Sebagai ilustrasi di bawah ini diambil kasus sebuah benda dijatuhkan tanpa kecepatan awal (gerak jatuh bebas) dari atas sebuah gedung. Dimisalkan terdapat kemungkinan tiga pilihan titik (di atas gedung, di tengah dan di bawah) dan dua arah (ke atas dan ke bawah) untuk memilih kerangka teladan inersial. Di sini diambil kasus khusus, yaitu antara koordinat semesta dan koordinat pengamat tidak saling bergerak satu sama lain (kecepatan konstan = 0).

Catatan:

• : posisi awal.


• : posisi akhir.


• : percepatan.


• : posisi pengamat di atas, dihitung dari lantai gedung.


• : posisi pengamat di tengah, dihitung dari lantai gedung.


• : waktu akhir, waktu yang dibutuhkan benda untuk hingga ke lantai gedung.


• : jarak akhir, jarak yang dibutuhkan benda untuk hingga ke lantai gedung dihitung dari posisi mula-mula ia dilepaskan.

Kasus 1

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di atas	ke atas

Kasus 2

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di atas	ke bawah

Kasus 3

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di tengah	ke atas

Kasus 4

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di tengah	ke bawah

Kasus 5

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di bawah	ke atas

Kasus 6

Gambar	Posisi pengamat	Arah y+	Persamaan gerak	Jarak/waktu tempuh
	di bawah	ke bawah

Nilai  dicari dengan menggunakan

dan 

Dalam contoh ini (kasus 1 – 6) telah dibuktikan bahwa nilai  dan  bernilai sama, tidak tergantung di mana pengamatan dilakukan dan arah y mana yang positif. Dan memang seharusnya demikian. Coba bayangkan apabila hukum-hukum yang sama tidak berlaku pada kerangka inersia, bagaimana orang sanggup mengamati pergerakan awan, peredaran planet dan sebagainya dari bumi. Kita harus berada di sana untuk mengamatinya alasannya yakni hasil yang didapat akan berbeda dengan pengamatan yang dilakukan dari bumi. Untunglah terdapat konsep ini sehingga pengamatan sanggup dilakukan di daerah lain dan akan tetap memperoleh hasil yang sama.

 

Kerangka teladan yang bergerak lurus beraturan

Ilustrasi dalam contoh ini yakni seorang pengamat  sedang berada di atas sebuah bus  yang bergerak lurus beraturan () terhadap pengamat lain yang membisu di suatu tempat. Sebuah obyek  di-jatuhbebas-kan di atas bis. Kedua pengamat harus mengukur jarak tempuh dan waktu tempuh yang sama (dari posisi awal dijatuhkan hingga mencapai atap bis) alasannya yakni kedua pengamat dilihat dari yang lainnya berada pada kerangka teladan inersial.

 

Ilustrasi kerangka teladan non-inersial

Contoh sederhana kerangka teladan non-inersial yakni apabila suatu kerangka acuan bergerak lurus dipercepat atau bergerak melingkar (rotasi).

Pegas dalam lift

Suatu contoh sederhana kerangka teladan non-inersia yakni kerangka teladan yang diletakkan dalam suatu lift dipercepat (baik ke atas maupun ke bawah).

Suatu benda dan pegas diletakkan di dalam lift untuk membuktikan hal tersebut. Pengamat  adalah pengamat dalam lift yang tidak bergerak terhadap obyek  berupa suatu massa dan pegas, sedangkan pengamat  adalah pengamat yang membisu terhadap tanah.

Bila lift merupakan suatu kerangka teladan inersial () maka panjang pegas yakni sama menyerupai panjang pegas mula-mula.

Akan tetapi bila lift dipercepat maka panjang pegas akan berubah. Pengamat  akan menyaksikan suatu gaya fiktif bekerja pada pegas yang menimbulkan panjangnya berubah, padahal tidak ada gaya yang dikenakan padanya. Lain halnya dengan pengamat  yang dengan terang melihat mengapa pegas sanggup berubah panjangnya. Hal ini dikarenakan lift yang bergerak dipercepat memperlihatkan gaya normal kepada pegas sehingga panjangnya berubah.

 

Gerak melingkar

Gerak melingkar merupakan contoh sederhana lain dari suatu daerah di mana peletakan suatu kerangka teladan padanya akan menimbulkan kerangka teladan menjadi non-inersia, walapun gerak melingkar yang dimaksud mempunyai kecepatan putar tetap (gerak melingkar beraturan). Kecepatan putaran tetap yakni kecepatan linier yang diubah selalu arahnya setiap dikala (dipercepat) dengan teratur, jadi intinya yakni suatu gerak berubah beraturan.

Dalam gerak melingkar baik yang vertikal, horisontal maupun di antaranya, terdapat perbedaan pengamatan antara pengamat yang membisu di atas tanah  dengan pengamat yang bergerak bersama obyek  yang diamati , Pengamat  dengan terang melihat adanya gaya tarik menuju sentra yang selalu merubah arah gerak obyek sehingga bergerak melingkar (tanpa adanya gaya ini obyek akan terlempar keluar, aturan inersia Newton), akan tetapi  tidak menyadari hal ini.  tidak mengerti mengapa ia tidak jatuh (meluncur) padahal ia membuat sudut  dengan arah vertikal. Dalam kasus ini timbul gaya fiktif yang seolah-olah menahan pengamat  sehingga tidak jatuh.

 

Contoh Soal Kerangka Acuan

Tentukan mana yang merupakan kerangka teladan inersial dan mana yang bukan:

• 
  

  pesawat terbang yang jatuh jawaban kerusakan mesin, semakin usang semakin cepat.

  
  


• 
  

  orang terjun payung yang jatuh dengan kecepatan konstan jawaban adanya ukiran udara.

  
  

Jawaban:

Obyek yang sanggup dipakai sebagai kerangka teladan inersial haruslah bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Dari kedua contoh tersebut hanyalah orang terjun payung yang memenuhi. Hambatan udara yang proporsional dengan kecepatan, akan membuat kecepatan terminal pada akhirnya. Artinya pada kecepatan terminal ini, penerjun payung gres boleh dipakai sebagai kerangka teladan inersial dan tidak sebelumnya.

 

Sebuah bus bergerak ke kanan dengan kecepatan tetap 5 m/s. Di atasnya bangun seorang anak yang sedang melempar bola secara vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s. Tentukan berapa waktu yang dibutuhkan bola untuk kembali ke tangan anak tersebut, apabila diamati oleh:

• 
  

  anak itu sendiri, dan

  
  


• 
  

  orang yang lain yang membisu di luar bis pada jarak 20 m dikala bis belum sanggup bergerak.

  
  

Jawaban:

Dikarenakan bus bergerak dengan kecepatan tetap, maka baik si anak atau orang lain yang mengamati, keduanya masing-masing merupakan kerangka teladan inersial, dengan demikian hasil yang diperoleh yakni sama, yaitu: 2 s.

Permasalah ini melibatkan persamaan:

di mana ingin dicari saat  yang akan dipenuhi hanya oleh  dan . Jawaban kedua yang dipilih, alasannya yakni jawaban yang pertama yakni dikala mula-mula bola dilemparkan.

 

Bacaan Lainnya

• Rumus Fisika: Alat optik: Lup, Mikroskop, Teropong Bintang, Energi, Frekuensi, Gaya, Gerak, Getaran, Kalor, Massa jenis, Medan magnet, Mekanika fluida, Momen Inersia, Panjang gelombang, Pemuaian, Percepatan (akselerasi), Radioaktif, Rangkaian listrik, Relativitas, Tekanan, Usaha Termodinamika, Vektor


• Bagaimana Albert Einstein mendapat rumus E=mc² ?


• Cara Mengemudi Aman Pada Saat Mudik atau Liburan Panjang


• Jenis Virus Komputer – Cara Gratis Mengatasi Dengan Windows Defender


• Cara Menghentikan Penindasan Bullying


• Cara menjaga keluarga Anda kondusif dari t3r0ris – Ahli anti-teror menerbitkan panduan praktis


• Apakah Anda Memerlukan Asuransi Jiwa? – Cara Memilih Asuransi Jiwa Untuk Pembeli Yang Pintar


• 10 Cara Memotivasi Anak Untuk Belajar Agar Menjadi Pintar


• Di Indonesia, (HAN) Hari Anak Nasional tanggal 23 Juli


• Ibu Hamil Dan Bahaya Kafein – Sayur & Buah Yang Baik Pada Masa Kehamilan


• Daftar Jenis Kanker: Pemahaman Kanker, Mengenal Dasar-Dasar, Contoh Kanker, Bentuk, Klasifikasi, Sel dan Pemahaman Penyakit Kanker Lebih Jelas


• Penyebab Dan Cara Mengatasi Iritasi Atau Lecet Akibat Pembalut Wanita


• Sistem Reproduksi Manusia, Hewan dan Tumbuhan


• Cara Mengenal Karakter Orang Dari 5 Pertanyaan Berikut Ini


• Kepalan Tangan Menandakan Karakter Anda & Kepalan nomer berapa yang Anda miliki?

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jikalau Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pandai harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan isu yang membuat Anda menjadi lebih smart!

• HP Android


• HP iOS (Apple)

Sumber foto: Isaac Physics, Study

                       

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”

Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya

Sumber aciknadzirah.blogspot.com