Pengamiran dalam Kinematik Gerakan Linear

8.3 Pengamiran dalam Kinematik Gerakan Linear
 
Imej menggambarkan hubungan antara fungsi pecutan dan fungsi halaju. Ia menunjukkan bahawa pecutan (a) diwakili sebagai h(t), yang membawa kepada halaju (v) sebagai kamiran pecutan sepanjang masa (∫a dt), dan akhirnya, halaju (v) diwakili sebagai g(t). Imej itu mempunyai latar belakang biru dengan teks putih dan termasuk logo Pandai di bahagian bawah.
 
Menentukan Halaju Seketika suatu Zarah daripada Fungsi Pecutan

Apabila fungsi pecutan, \(a\) diberi, iaitu \(a=\dfrac{dv}{dt}\), fungsi halaju, \(v\) boleh ditentukan dengan melakukan pengamiran fungsi pecutan, \(a\) terhadap masa \(t\), iaitu 

\(v=\int a\, dt\)

 
Menentukan Sesaran Seketika suatu Zarah daripada Fungsi Halaju dan Fungsi Pecutan
  • Apabila fungsi halaju, \(v\) diberi sebagai suatu fungsi masa \(t\), fungsi sesaran, \(s\) boleh diperoleh dengan melakukan pengamiran, iaitu

\(s=\int v \, dt\)

  • Apabila fungsi pecutan, \(a\) diberi sebagai satu fungsi masa \(t\), fungsi sesaran, \(s\) boleh diperoleh dengan melakukan pengamiran sebanyak dua kali secara berturut-turut, iaitu

\(v=\int a\, dt\) dan \(s=\int v\, dt\)

 
Contoh
Soalan

Suatu zarah bergerak di sepanjang satu garis lurus dan melalui satu titik tetap \(O\) dengan halaju \(12\) ms\(^{-1}\). Pecutannya, \(a\) ms\(^{-2}\), pada masa \(t\) saat selepas melalui \(O\) diberi oleh \(a=4-2t\).

Tentukan sesaran seketika, dalam m, zarah itu dari \(O\)

(a) apabila \(t=3\),
(b) ketika zarah berada dalam keadaan pegun.
Penyelesaian

Fungsi halaju, \(v\) diberi oleh:

\(\begin{aligned} v&=\int a\, dt \\ &=\int (4-2t)\, dt \\ &=4t-t^2+c. \end{aligned}\)

Apabila \(t=0\) dan \(v=12\), oleh itu:

\(\begin{aligned} 12&=4(0)-0^2+c \\ c&=12. \end{aligned}\)

Jadi, pada masa \(t\)\(v=12+4t-t^2\).


Fungsi sesaran, \(s\) diberi oleh:

\(\begin{aligned} s&=\int v\,dt \\ &=\int (12+4t-t^2)\, dt \\ &=12t+2t^2-\dfrac{1}{3}t^3+c. \end{aligned}\)

Apabila \(t=0\) dan \(s=0\), oleh itu:

\(\begin{aligned} 0&=12(0)+2(0)^2-\dfrac{1}{3}(0)^3+c \\ c&=0. \end{aligned}\)

Jadi pada masa \(t\)\(s=12t+2t^2-\dfrac{1}{3}t^3\)


(a)

Apabila \(t=3\),

\(\begin{aligned} s&=12(3)+2(3)^2-\dfrac{1}{3}(3)^3 \\ &=36+18-9 \\ &=45. \end{aligned}\)

Maka, sesaran seketika zarah itu apabila \(t=3\) ialah \(45\) m.


(b)

Apabila zarah berada dalam keadaan pegun, \(v=0\).

Jadi,

\(\begin{aligned} 12+4t-t^2&=0 \\ t^2-4t-12&=0 \\ (t+2)(t-6)&=0 \end{aligned}\)

Oleh sebab \(t\ge 0\)\(t=6\).

Apabila \(t=6\),

\(\begin{aligned} s&=12(6)+2(6)^2-\dfrac{1}{3}(6)^3 \\ &=72+72-72 \\ &=72. \end{aligned}\)

Maka, sesaran seketika zarah itu apabila berada dalam keadaan pegun ialah \(72\) m.

 

Pengamiran dalam Kinematik Gerakan Linear

8.3 Pengamiran dalam Kinematik Gerakan Linear
 
Imej menggambarkan hubungan antara fungsi pecutan dan fungsi halaju. Ia menunjukkan bahawa pecutan (a) diwakili sebagai h(t), yang membawa kepada halaju (v) sebagai kamiran pecutan sepanjang masa (∫a dt), dan akhirnya, halaju (v) diwakili sebagai g(t). Imej itu mempunyai latar belakang biru dengan teks putih dan termasuk logo Pandai di bahagian bawah.
 
Menentukan Halaju Seketika suatu Zarah daripada Fungsi Pecutan

Apabila fungsi pecutan, \(a\) diberi, iaitu \(a=\dfrac{dv}{dt}\), fungsi halaju, \(v\) boleh ditentukan dengan melakukan pengamiran fungsi pecutan, \(a\) terhadap masa \(t\), iaitu 

\(v=\int a\, dt\)

 
Menentukan Sesaran Seketika suatu Zarah daripada Fungsi Halaju dan Fungsi Pecutan
  • Apabila fungsi halaju, \(v\) diberi sebagai suatu fungsi masa \(t\), fungsi sesaran, \(s\) boleh diperoleh dengan melakukan pengamiran, iaitu

\(s=\int v \, dt\)

  • Apabila fungsi pecutan, \(a\) diberi sebagai satu fungsi masa \(t\), fungsi sesaran, \(s\) boleh diperoleh dengan melakukan pengamiran sebanyak dua kali secara berturut-turut, iaitu

\(v=\int a\, dt\) dan \(s=\int v\, dt\)

 
Contoh
Soalan

Suatu zarah bergerak di sepanjang satu garis lurus dan melalui satu titik tetap \(O\) dengan halaju \(12\) ms\(^{-1}\). Pecutannya, \(a\) ms\(^{-2}\), pada masa \(t\) saat selepas melalui \(O\) diberi oleh \(a=4-2t\).

Tentukan sesaran seketika, dalam m, zarah itu dari \(O\)

(a) apabila \(t=3\),
(b) ketika zarah berada dalam keadaan pegun.
Penyelesaian

Fungsi halaju, \(v\) diberi oleh:

\(\begin{aligned} v&=\int a\, dt \\ &=\int (4-2t)\, dt \\ &=4t-t^2+c. \end{aligned}\)

Apabila \(t=0\) dan \(v=12\), oleh itu:

\(\begin{aligned} 12&=4(0)-0^2+c \\ c&=12. \end{aligned}\)

Jadi, pada masa \(t\)\(v=12+4t-t^2\).


Fungsi sesaran, \(s\) diberi oleh:

\(\begin{aligned} s&=\int v\,dt \\ &=\int (12+4t-t^2)\, dt \\ &=12t+2t^2-\dfrac{1}{3}t^3+c. \end{aligned}\)

Apabila \(t=0\) dan \(s=0\), oleh itu:

\(\begin{aligned} 0&=12(0)+2(0)^2-\dfrac{1}{3}(0)^3+c \\ c&=0. \end{aligned}\)

Jadi pada masa \(t\)\(s=12t+2t^2-\dfrac{1}{3}t^3\)


(a)

Apabila \(t=3\),

\(\begin{aligned} s&=12(3)+2(3)^2-\dfrac{1}{3}(3)^3 \\ &=36+18-9 \\ &=45. \end{aligned}\)

Maka, sesaran seketika zarah itu apabila \(t=3\) ialah \(45\) m.


(b)

Apabila zarah berada dalam keadaan pegun, \(v=0\).

Jadi,

\(\begin{aligned} 12+4t-t^2&=0 \\ t^2-4t-12&=0 \\ (t+2)(t-6)&=0 \end{aligned}\)

Oleh sebab \(t\ge 0\)\(t=6\).

Apabila \(t=6\),

\(\begin{aligned} s&=12(6)+2(6)^2-\dfrac{1}{3}(6)^3 \\ &=72+72-72 \\ &=72. \end{aligned}\)

Maka, sesaran seketika zarah itu apabila berada dalam keadaan pegun ialah \(72\) m.