Materi Fisika Kelas 11 Konsep Vektor, Lambang dan Sifat Vektor

tirto.id - Konsep vektor, lambang, dan sifatnya merupakan salah satu materi yang diajarkan lewat mata pelajaran Fisika kelas 11. Apa yang dimaksud konsep vektor? Bagaimana lambang dan juga sifatnya?

Berdasarkan ungkapan laman SMAN 1 Dukuhwaru, ilmu fisika itu mempelajari sifat dan fenomena alam serta seluruh interaksi yang terjadi di dalamnya.

Fisika ini memantau lewat proses pengamatan, analisis, pengukuran, hingga membuat suatu kesimpulan.

Materi yang kerap diajarkan seperti besaran pokok dan turunan, Hukum Pascal, hingga vektor.

Vektor yang merupakan salah satu materi fisika dapat ditemukan contoh kasusnya alam kehidupan.

Sebut saja seorang pilot yang menerbangkan pesawat menggunakan komputer navigasi. Alat itu dikaitkan dengan vektor agar pilot tak keluar jalur ketika mengemudi di udara.

Dalam catatan Marianna Magdalena dkk. di buku Fisika Untuk SMA/MA Kelas XI (2022, hlm. 5), besaran fisika terbagi atas vektor dan skalar. Konsep vektor sendiri didefinisikan sebagai besaran yang memiliki nilai arah.

Sebagai lambang atau simbolnya, vektor digambarkan dengan bentuk anak panah.

Besar vektor ini tergantung pada panjang anak panah tersebut, sementara arahnya ditunjukkan oleh sudut di akhir garis vektor. Adapun bagian belakang yang tak memiliki sudut disebut sebagai bagian pangkal.

Anda dapat melihat lambangnya melalui gambar berikut.

Keterangan;

A = Pangkal

B = Ujung Vektor

R = Panjang Vektor

Adapun vektor ini dibagi menjadi dua jenis, yakni vektor sejajar dan vektor berlawanan. Definisi vektor sejajar adalah vektor yang arahnya serupa. Sementara itu, vektor berlawanan memiliki arah yang berkebalikan.

Sifat-Sifat Vektor

Sebagai garis berarah yang mempunyai suatu nilai, vektor mempunyai sifat-sifat tertentu. Berikut ini daftar sifat vektor tersebut.

• Dapat dipindahkan jika nilai dan arahnya sama;
• Bisa dikurangi;
• Bisa ditambahkan;
• Bisa dikali;
• Bisa diuraikan.

Untuk melihat contoh konkret sifat tersebut, Anda dapat memantau dua buah vektor. Misalnya terdapat vektor A dan vektor B.

Keduanya dapat ditambahkan dan menjadi vektor yang lebih panjang. Sebut saja hasil penjumlahannya adalah vektor C.

Maka, dirumuskan sebagai berikut.

Vektor A + Vektor B = Vektor C

Contoh Soal Vektor Kelas 11

Berikut ini beberapa contoh soal Vektor kelas 11 lengkap dengan cara penyelesaiannya.

1. Tiga buah gaya bekerja pada batang AD yang memiliki massa 2 kg. Hitung resultan momen gaya terhadap titik B (g=10m/s²)!

Jawaban:

Momen gaya B yang ada pada batang AD dengan massa 2 kg dapat diketahui dengan cara berikut!

F1 = 5N

F2 = 8N

rBA = 20 cm

rBC = 55 cm

Sudut = 30°

Maka:

𝝉B = 𝝉BA + 𝝉BE + 𝝉BC

𝝉B = (-𝝉BA.F1) + (-𝝉BE . W) + (𝝉BC . F3y)

𝝉𝑩 = (−0,2 . 5) + (−0,25 . 2 . 10) + (0,55. 𝐹3 . 𝑠𝑖𝑛 30°)

𝝉𝑩 = (−1) + (−5) + (0,55. 4 . 1 2 )

𝝉𝑩 = (−1) + (−5) + (1,1)

𝝉𝑩 = (−1) + (−5) + (1,1)

𝝉𝑩 = −𝟒, 𝟗 𝑵𝒎

2. Batang AB massa 2 kg diputar melalui titik A, ternyata momen inersia nya 8 kg.m², Tentukan momen inersia batang tersebut jika diputar dititik O! (di mana panjang AO = OB)

Jawaban :

Telah diperoleh dari tabel momen inersia benda tegar pada batang bahwa 𝐼𝑂 = 1/12 𝑀.𝐿² dan 𝐼𝐴 = 1/3 𝑀.𝐿²

Maka:𝐼𝑂/𝐼𝐴 = (1/12 𝑀.𝐿²) / (1/3 𝑀.𝐿²)𝐼𝑂/𝐼𝐴 = 3/12

𝐼𝑂/8 = 1/4

𝑰𝑶 = 𝟐 𝒌𝒈.𝒎²

3. Sebuah silinder pejal bermassa 2 kg bergerak menggelinding dengan kecepatan 4 m/s. Tentukan besar Energi Kinetik yang dimiliki oleh silinder pejal tersebut. (di mana momen inersia silinder pejal 𝐼 = 1/2 𝑀R² )

Jawaban :

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑘𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 + 𝐸𝑘𝑟𝑜𝑡

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 1/2 𝑀.𝑣² + 1/2 𝐼.𝜔²

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 1/2 𝑀.𝑣² + 1/2 (1/2 𝑀𝑅²) (𝑣/𝑅)²

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 1/2 𝑀.𝑣² + 1/4 𝑀.𝑣²

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 3/4 𝑀.𝑣²

𝐸𝑘𝑡𝑜𝑡 = 3/4 (2).(4)²

𝑬𝒌𝒕𝒐𝒕 = 𝟐𝟒 𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆

4. Seorang penari balet yang berputar dengan lengan terentang dan kelajuan 3 rad/s memiliki momen inersia 12 kg.m². Jika saat lengannya merapat ke tubuh, momen inersianya menjadi 4 kg.m², maka berapakah laju putaran kecepatan sudut ketika lengannya merapat tersebut?

Jawaban:

Hukum Kekekalan Momentum Sudut

𝐿1 = 𝐿2

𝐼1. 𝜔1 = 𝐼2. 𝜔2(12)(3) = (4) 𝜔2

36 = (4) 𝜔2

𝜔2 = 36/4

𝝎𝟐 = 𝟗 𝒓𝒂𝒅/𝒔

5. Sebuah silinder pejal berjari-jari 15 cm, dan bermassa 2 kg dijadikan katrol pada sebuah sumur. Batang yang dijadikan poros memiliki permukaan licin sempurna. Seutas tali yang massanya dapat diabaikan, digulung pada silinder. Kemudian, sebuah ember bermassa 1 kg diikatkan pada ujung tali. Tentukan percepatan ember saat jatuh ke dalam sumur..!

Jawaban :

Rotasi :

𝝉 =I𝑎

RT = I.𝑎/R

T = I. 𝑎/R² ....(A)

Translasi :

Sigma F = 𝑚.𝑎

𝑚.g – T = 𝑚.𝑎 .... (B)

Dari persamaan (A) disubstitusi ke persamaan (B) diperoleh

𝑚. 𝑔 − 𝐼 𝑎/𝑅² = 𝑚.𝑎

𝑚. 𝑔 = 𝑚.𝑎 + 𝐼 𝑎/𝑅²

𝑚. 𝑔 = 𝑎 (𝑚 + 𝐼/𝑅²)

𝒂 = 𝒎 .𝒈 (𝒎 + 𝑰/𝑹²)

Maka, dapat ditulis:

𝑎 = 𝑚.𝑔 / (𝑚 + 1/2𝑀𝑅² dibagi 𝑅²)

𝑎 = 𝑚.𝑔 / (𝑚 + 1/2 𝑀)

𝑎 = 1 .10 / (1 + ½.2)

𝑎 = 10/2

𝑎 = 𝟓 𝒎/𝒔²