Pada postingan ini kita membahas contoh soal jarak dan perpindahan yang disertai penyelesaiannya. Jarak dan perpindahan adalah salah satu materi pelajaran fisika kelas 10 SMA.
Jarak dan perpindahan adalah 2 besaran fisika yang berbeda. Jarak merupakan besaran skalar sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor. Karena merupakan besaran vektor maka perpindahan mempunyai arah seperti ke kanan, ke kiri, ke barat dan sebagainya.
Jarak diartikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh benda atau orang yang bergerak dari posisi awal dan selesai pada posisi akhir. Sedangkan perpindahan diartikan sebagai jarak terpendek dari posisi akhir dan posisi awal dari sebuah benda yang bergerak.
Untuk memahami perbedaan antara jarak dengan perpindahan, perhatikan contoh soal dan penyelesaiannya dibawah ini.
Contoh soal 1
Seorang siswa berjalan ke timur sejauh 5 meter, lalu berbalik arah berjalan ke barat sejauh 3 meter. Hitunglah jarak dan perpindahan siswa tersebut.
Penyelesaian soal
Perjalanan siswa digambarkan sebagai berikut:
Berdasarkan gambar diatas diperoleh:
- Jarak = panjang lintasan = 5 m + 3 m = 8 m.
- Perpindahan = 5 m – 3 m = 2 m dengan arah ke timur.
Contoh soal 2
Seorang pengendara sepeda motor bergerak ke timur sejauh 400 m kemudian belok ke utara sejauh 300 m. Hitunglah jarak dan perpindahan pengendara motor tersebut.
Penyelesaian soal
Perjalanan pengendara sepeda motor digambarkan sebagai berikut:
Berdasarkan gambar diatas maka jarak yang ditempuh pengendara motor = 400 m + 300 m = 700 m. Sedangkan cara menghitung perpindahan kita menggunakan rumus phytagoras sebagai berikut:
Contoh soal 3
Seorang anak ke sekolah naik sepeda dengan lintasan seperti gambar dibawah ini.
Hitunglah besar jarak dan perpindahan anak dari keberangkatan hingga tiba disekolah.
Penyelesaian soal
Jarak yang ditempuh anak = 500 m + 300 m + 100 m = 900 m. Selanjutnya kita menghitung perpindahan anak dengan menggunakan rumus phytagoras seperti nomor 2 diatas.
Sebagai tambahan, 400 diperoleh dari 500 – 100 = 400.
Contoh soal 4
Seorang berjalan ke barat sejauh 5 meter, kemudian berbelok ke selatan sejauh 3 meter dan setelah itu anak tersebut melanjutkan perjalanan ke arah timur sejauh 9 meter. Hitunglah perpindahan anak tersebut.
Penyelesaian soal
Perjalanan orang tersebut digambarkan sebagai berikut:
Berdasarkan gambar diatas, perpindahan orang yang ditunjukkan garis merah sebesar 5 m. Ini bisa kita hitung menggunakan rumus Phytagoras perpindahan = √[32 + 42] = 5 m.
Contoh soal 5
Budi berjalan sejauh 6 meter ke timur, kemudian 6 meter ke selatan dan 2 meter ke timur. Hitunglah perpindahan Budi dari posisi awal.
Penyelesaian soal
Perjalanan Budi digambarkan sebagai berikut:
Berdasarkan gambar diatas maka perpindahan Budi yang ditunjukkan garis warna merah sebesar 10 m. Hasil 10 m didapat dari triple phytagoras 8, 6, 10.
Contoh soal 6
Fitri melakukan perjalanan napak tilas dimulai dari titik A ke titik B: 600 m arah utara; ke titik C 400 m ke arah barat; ke titik D 200 m ke arah selatan dan kemudian berakhir di titik E 700 m ke arah timur. Hitunglah besar perpindahan yang dialami Fitri.
Penyelesaian soal
Perpindahan Fitri ditunjukkan gambar dibawah ini:
Untuk menghitung perpindahan Fitri, hitung terlebih dahulu panjang AP = 600 m – 200 m = 400 m. Selanjutnya kita hitung panjang PE = 700 m – 400 m = 300 m. Dengan menggunakan rumus Phytagoras 400 dan 300 maka menghasilkan 500 m [lihat nomor 2]. Jadi perpindahan Fitri sebesar 500 m.
Contoh soal 7
Pergerakan seorang anak ketika berlari disebuah lapangan terlihat seperti gambar dibawah ini.
Jika satu kotak berukuran 10 m x 10 m maka hitunglah besar perpindahan yang dilakukan anak.
Penyelesaian soal
Berdasarkan gambar diatas, perpindahan anak sebesar AD seperti gambar dibawah ini.
Cara menghitung besar AD, kita hitung jarak E ke D yaitu 4 kotak. Karena ukuran kotak 10 m x 10 m maka jarak E ke D = 4 x 10 m = 40 m. Kemudian hitung jarak AE = 3 kotak atau 3 x 10 m = 30 m.
Jadi perpindahan lari anak AD = √ [402 + 302] = 50 m.
Lintasan yang ditempuh Faiz dapat digambarkan seperti berikut.
Jarak: Total lintasan yang ditempuh. Jarak merupakan besaran skalar. Sehingga jaraknya adalah:
12 m + 5 m = 17 m
Perpindahan: Perubahan posisi benda dihitung dari posisi awal atau acuan benda tersebut sehingga perpindahannya adalah sisi miringnya. Nilainya dapat kita cari dengan phytagoras:
Jadi, jarak dan perpindahan Faiz adalah 17 meter dan 13 meter.
Dengan demikian, jawaban yang benar adalah D.