Besarnya Gaya Pegas Bernilai Negatif Yang Artinya

Bisakah Percepatan Menjadi Negatif? Untuk menjawab pertanyaan ini kita harus mengerti, apa itu percepatan?

Kita tahu bahwa, percepatan adalah besaran vektor, dan besaran vektor bisa positif atau negatif. Oleh karena itu kita dapat mengatakan bahwa percepatan suatu benda bisa negatif dan juga positif.

Namun, kini timbul pertanyaan, dalam kondisi apa percepatan suatu benda bernilai negatif dan kapan bernilai positif? Di sini kita akan membahas kondisi di mana percepatan mungkin negatif atau positif.

Percepatan: Besaran vektor

 Percepatan adalah besaran vektor; oleh karena itu, ia memiliki besar dan juga arah. Bayangkan seorang pengendara sepeda mengendarai sepeda atau orang yang mengendarai mobil, maka sepeda atau mobil itu bergerak dengan kecepatan yang terus berubah. Laju perubahan kecepatan, mobil atau sepeda itu, per satuan waktu disebut percepatan. Ketika sebuah benda mengubah kecepatan, ia mulai mengalami percepatan, mungkin searah dengan kecepatan atau berlawanan dengan kecepatan. Secara matematis dinyatakan sebagai,

[lateks]A_{ave}=\frac{\vec{v_{f}}-\vec{v_{i}}}{\Delta t}[/lateks] [lateks]A_{ave}[/lateks] – akselerasi rata-rata

[lateks]\vec{v}_{f}[/lateks] – kecepatan akhir

[lateks]\vec{v}_{f}[/lateks] – kecepatan awal

 Persamaan ini memberikan besarnya percepatan.

Arah Percepatan

 Benda selalu berakselerasi ke arah gaya total yang bekerja padanya. Apakah percepatan suatu benda positif atau negatif tergantung pada arah percepatan, dan arahnya tergantung pada dua faktor berikut:

• mempercepat atau memperlambat suatu benda
• +ve atau -ve arah gerak [di sini kita anggap, kiri ke kanan sebagai arah +ve, dan kanan ke kiri -ve arah. Demikian pula, atas adalah +ve, dan bawah adalah – ve ]

Perhatikan sebuah mobil sedang bergerak di jalan raya, untuk menentukan arah percepatan mobil tersebut, dua faktor di atas membuat empat kombinasi untuk menggambarkan gerak sebuah mobil.

• Mobil bergerak ke arah +ve dan dipercepat

Dalam hal ini, kecepatan dan percepatan mobil berada dalam arah yang sama. Gaya yang bekerja pada mobil dalam arah +ve, dan percepatan mobil adalah positif.

• Mobil bergerak ke arah +ve dan melambat.

Dalam hal ini, kecepatan mobil dalam arah +ve, dan percepatan dalam arah –ve. Gaya gesekan bertanggung jawab untuk memperlambat mobil, dan itu berlawanan dengan arah kecepatan. Dalam hal ini, percepatannya negatif

• Mobil bergerak ke –ve arah dan mempercepat

Mobil bergerak dari arah kanan ke kiri, yaitu dalam arah –ve. Mobil dipercepat ke arah negatif, sehingga percepatannya juga negatif. Akselerasi negatif dalam kasus ini.

• Mobil bergerak ke arah –ve dan melambat.

Di sini kecepatan mobil dalam arah –ve. Mobil melambat, yang berarti ada gaya yang bekerja berlawanan arah pada mobil. Oleh karena itu, percepatan mobil dalam arah +ve.

Dari pembahasan di atas, kami menyimpulkan bahwa percepatan negatif dalam dua kasus

ketika sebuah benda bergerak dalam arah +ve dan melambat

ketika sebuah benda bergerak dalam arah –ve dan dipercepat

Bisakah percepatan menjadi negatif ketika kecepatannya nol?

Kita tahu bahwa percepatan adalah laju perubahan kecepatan terhadap waktu. Perubahan ini dapat berupa mempercepat atau memperlambat.

Ketika percepatannya negatif, itu berarti benda dipercepat ke arah -ve atau melambat ke arah +ve. ketika benda melambat, gaya melawan geraknya, dan arah percepatan searah dengan arah gaya yaitu dalam arah -ve. Setelah beberapa waktu tubuh berhenti dan kecepatannya menjadi nol, tetapi pada saat itu masih memiliki percepatan negatif.

Untuk lebih memahami konsep ini ingatlah gerak bandul atau gerak bola dalam arah vertikal, pada ketinggian tertentu bola berhenti dan kecepatannya menjadi nol. Tetapi ia masih memiliki percepatan dalam arah ke bawah, demikian pula pada bandul, pada posisi ekstremnya kecepatan menjadi nol tetapi masih memiliki percepatan ke arah gaya pemulih. Oleh karena itu, ini membuktikan bahwa percepatan bisa negatif ketika kecepatan menjadi nol.

Beberapa contoh memiliki percepatan negatif

Menerapkan jeda pada mobil yang bergerak

Pertimbangkan sebuah mobil bergerak dalam arah x +ve dengan kecepatan dan percepatan yang terus berubah. Setelah menerapkan istirahat, gaya gesekan membangun melawan arah kecepatan, dan kecepatan mulai berkurang. Saat kecepatan mulai berkurang, arah percepatan berubah dari arah +ve x ke arah –ve x; hal ini terjadi karena percepatan selalu searah dengan arah gaya. Oleh karena itu, mobil yang bergerak memiliki percepatan negatif ketika kita menerapkan jeda untuk menghentikan gerakan.

Gerakan pegas yang diregangkan

pegas yang diregangkan memiliki gaya pemulih yang berlawanan dengan arah gerak. Ketika pegas yang diregangkan dilepaskan, ia melakukan SHM. Gaya pemulih selalu menentang gerakan pegas dan mengurangi kecepatan.

 Pegas memiliki tipe percepatan +ve dan juga –ve. Ketika pegas diregangkan dari posisi rata-ratanya, pegas bergerak dalam arah +ve x tetapi melambat karena gaya pemulih. Dalam hal ini, percepatannya berlawanan dengan arah gerak, yaitu dalam arah –ve x. Demikian pula, ketika pegas dikompresi, percepatannya adalah +ve arah x dan gerak dalam arah –ve x dari posisi rata-rata.

Melempar bola ke arah atas

Ketika kita melempar bola ke arah atas, ia bergerak berlawanan dengan gaya gravitasi. Setelah mencapai ketinggian tertentu, ia mulai jatuh ke bumi dalam arah gaya gravitasi. Pada paruh pertama gerak, gaya gravitasi terus menerus melawan gerak bola, dan percepatannya mengarah ke bawah. Selain itu, menurut analisis di atas,ketika sebuah benda bergerak dalam arah +ve (di sini, dalam arah ke atas) dan melambat, percepatannya negatif.

 Pada paruh kedua suatu gerakan, bola kecepatan menjadi nol setelah mencapai ketinggian tertentu, dan mulai jatuh ke bumi di bawah gaya gravitasi. Di sini kecepatan dan percepatan berada dalam arah yang sama karena bola dipercepat ke arah bawah. Sekali lagi dari analisis di atas,ketika sebuah benda bergerak dalam arah –ve dan dipercepat, percepatannya negatif.Jadi di kedua bagian gerak, percepatan bola adalah negatif.

Gerak melingkar bola yang diikatkan pada seutas tali

Ketika sebuah bola, terikat pada tali tak bermassa, melakukan gerak melingkar gaya yang berbeda-beda bertindak di atasnya. Tali tak bermassa dan tidak dapat diperpanjang memberikan gaya sentripetal yang diperlukan. Kita semua tahu bahwa gaya sentripetal selalu bekerja menuju pusat suatu sistem. Arah percepatan searah dengan gaya sentripetal, yaitu, selalu menuju pusat sistem dalam gerakan melingkar. Arah kecepatan linier terus berubah dalam gerakan melingkar. Percepatan radial dari gerak melingkar selalu negatif.

 Komponen radial percepatan pada gerak melingkar adalah,

[lateks]a_{r}=-r\omega ^{2}[/lateks] [lateks]a_{r}[/lateks] – percepatan radial

[lateks]r[/lateks] – jari-jari lingkaran

[lateks]\omega[/lateks] – kecepatan sudut

Gerak bandul

Gerak pendulum adalah gerak osilasi tentang posisi rata-ratanya, dan untuk memahami sifat percepatan pendulum, mari kita pecahkan gerak pendulum menjadi empat kasus.

Kasus 1– Pendulum bergerak dalam +ve x-arah dari posisi rata-rata ke posisi ekstrim, dan melambat

Dalam hal ini, gaya pemulih yang diberikan oleh komponen gravitasi mencoba menarik pendulum ke arah posisi rata-rata. Oleh karena itu kecepatan pendulum berkurang ketika bergerak dari posisi rata-rata ke posisi ekstrem. Dalam hal ini percepatan pendulum adalah negatif, dan arahnya berlawanan dengan gerakan pendulum.

Kasus 2– Pendulum bergerak dari posisi ekstrim ke posisi rata-rata (yaitu, dari kanan ke kiri) dalam arah +x, dan mempercepat

Dalam hal ini, pendulum dipercepat menuju posisi rata-rata. Jadi gerak dan percepatan berada dalam arah yang sama, tetapi arah percepatan adalah dari kanan ke kiri, yaitu dalam arah negatif. Jadi percepatan bandul adalah negatif.

Kasus 3: Pendulum bergerak dari posisi rata-rata ke posisi ekstrim dalam arah –ve x, dan melambat.

Kasus ini hampir mirip dengan kasus pertama, dan hanya arahnya berada di –ve sumbu x. Dalam hal ini, percepatan berlawanan dengan gerakan dan dalam arah +ve. Oleh karena itu percepatannya adalah +ve untuk kasus ini.

Kasus 4- Pendulum bergerak dari ekstrim ke posisi rata-rata (yaitu, dari kiri ke kanan), dan mempercepat

Di sini pendulum dipercepat karena gaya pemulih menuju posisi rata-rata. Kedua kecepatan, serta percepatan, berada dalam arah yang sama. Arah percepatan berada pada sumbu x +ve, sehingga dianggap sebagai percepatan positif.

Gerak mobil di sepanjang jalan yang melengkung

Mobil melakukan gerak melingkar ketika bergerak di sepanjang jalan yang menikung. Gaya sentripetal yang diperlukan, yang diperlukan untuk gerakan di sepanjang jalan melengkung, disediakan oleh gesekan antara ban dan jalan. Percepatan diarahkan ke pusat sistem, dan itu negatif karena arahnya dari kanan ke kiri yaitu, dalam arah –ve x.