Contoh soal vektor fisika

Vektor adalah konsep penting dalam fisika yang digunakan untuk merepresentasikan besaran yang memiliki arah dan besar. Dalam fisika, vektor sering digunakan untuk menggambarkan berbagai fenomena seperti gaya, kecepatan, percepatan, dan lainnya. Artikel ini akan membahas beberapa contoh soal vektor fisika beserta solusi dan penjelasannya.

1. Penjumlahan dan Pengurangan Vektor

Contoh Soal 1:
Dua vektor \(\mathbf{A}\) dan \(\mathbf{B}\) diberikan sebagai berikut:
\[
\mathbf{A} = 3\mathbf{i} + 4\mathbf{j}
\]
\[
\mathbf{B} = -2\mathbf{i} + 5\mathbf{j}
\]

Hitunglah:
1. \(\mathbf{A} + \mathbf{B}\)
2. \(\mathbf{A} – \mathbf{B}\)

Penyelesaian:
Untuk menjumlahkan dua vektor, kita tambahkan komponen-komponennya secara terpisah.

1. \(\mathbf{A} + \mathbf{B}\):
\[
\mathbf{A} + \mathbf{B} = (3\mathbf{i} + 4\mathbf{j}) + (-2\mathbf{i} + 5\mathbf{j})
\]
\[
= (3 – 2)\mathbf{i} + (4 + 5)\mathbf{j}
\]
\[
= 1\mathbf{i} + 9\mathbf{j}
\]
\[
\mathbf{A} + \mathbf{B} = \mathbf{i} + 9\mathbf{j}
\]

2. \(\mathbf{A} – \mathbf{B}\):
\[
\mathbf{A} – \mathbf{B} = (3\mathbf{i} + 4\mathbf{j}) – (-2\mathbf{i} + 5\mathbf{j})
\]
\[
= (3 – (-2))\mathbf{i} + (4 – 5)\mathbf{j}
\]
\[
= (3 + 2)\mathbf{i} + (-1)\mathbf{j}
\]
\[
= 5\mathbf{i} – \mathbf{j}
\]

BACA JUGA  Rumus rangkaian listrik dan hambatan listrik

Jadi, hasilnya adalah:
\[
\mathbf{A} – \mathbf{B} = 5\mathbf{i} – \mathbf{j}
\]

2. Perkalian Skalar (Dot Product)

Contoh Soal 2:
Dua vektor \(\mathbf{C}\) dan \(\mathbf{D}\) diberikan sebagai berikut:
\[
\mathbf{C} = 6\mathbf{i} + 2\mathbf{j}
\]
\[
\mathbf{D} = 3\mathbf{i} + 4\mathbf{j}
\]

Hitunglah hasil perkalian skalar (dot product) dari \(\mathbf{C}\) dan \(\mathbf{D}\).

Penyelesaian:
Perkalian skalar dari dua vektor \(\mathbf{C}\) dan \(\mathbf{D}\) adalah:
\[
\mathbf{C} \cdot \mathbf{D} = (6\mathbf{i} + 2\mathbf{j}) \cdot (3\mathbf{i} + 4\mathbf{j})
\]
\[
= 6 \cdot 3 + 2 \cdot 4
\]
\[
= 18 + 8
\]
\[
= 26
\]

Jadi, hasil perkalian skalar \(\mathbf{C}\) dan \(\mathbf{D}\) adalah 26.

3. Perkalian Silang (Cross Product)

Contoh Soal 3:
Dua vektor \(\mathbf{E}\) dan \(\mathbf{F}\) diberikan sebagai berikut:
\[
\mathbf{E} = \mathbf{i} + 2\mathbf{j} + 3\mathbf{k}
\]
\[
\mathbf{F} = 4\mathbf{i} + 5\mathbf{j} + 6\mathbf{k}
\]

Hitunglah hasil perkalian silang (cross product) dari \(\mathbf{E}\) dan \(\mathbf{F}\).

Penyelesaian:
Perkalian silang dua vektor \(\mathbf{E}\) dan \(\mathbf{F}\) dapat dihitung menggunakan determinan matriks:
\[
\mathbf{E} \times \mathbf{F} = \begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6
\end{vmatrix}
\]

BACA JUGA  Contoh soal menentukan komponen kecepatan awal gerak parabola

Hitung determinan matriks tersebut:
\[
\mathbf{E} \times \mathbf{F} = \mathbf{i} (2 \cdot 6 – 3 \cdot 5) – \mathbf{j} (1 \cdot 6 – 3 \cdot 4) + \mathbf{k} (1 \cdot 5 – 2 \cdot 4)
\]
\[
= \mathbf{i} (12 – 15) – \mathbf{j} (6 – 12) + \mathbf{k} (5 – 8)
\]
\[
= \mathbf{i} (-3) – \mathbf{j} (-6) + \mathbf{k} (-3)
\]
\[
= -3\mathbf{i} + 6\mathbf{j} – 3\mathbf{k}
\]

Jadi, hasil perkalian silang \(\mathbf{E}\) dan \(\mathbf{F}\) adalah:
\[
\mathbf{E} \times \mathbf{F} = -3\mathbf{i} + 6\mathbf{j} – 3\mathbf{k}
\]

4. Magnitudo Vektor

Contoh Soal 4:
Diberikan vektor \(\mathbf{G} = 3\mathbf{i} – 4\mathbf{j}\). Hitunglah magnitudo (panjang) dari vektor \(\mathbf{G}\).

Penyelesaian:
Magnitudo dari vektor \(\mathbf{G}\) dapat dihitung dengan rumus:
\[
|\mathbf{G}| = \sqrt{(3)^2 + (-4)^2}
\]
\[
= \sqrt{9 + 16}
\]
\[
= \sqrt{25}
\]
\[
= 5
\]

Jadi, magnitudo dari vektor \(\mathbf{G}\) adalah 5.

5. Resolusi Vektor

Contoh Soal 5:
Vektor \(\mathbf{H}\) memiliki besar 10 satuan dan membentuk sudut 30° terhadap sumbu x. Tentukan komponen-komponen vektor \(\mathbf{H}\) pada sumbu x dan y.

BACA JUGA  Perpindahan kalor secara konveksi

Penyelesaian:
Komponen-komponen vektor \(\mathbf{H}\) pada sumbu x (\(\mathbf{H}_x\)) dan y (\(\mathbf{H}_y\)) dapat dihitung menggunakan trigonometri:
\[
\mathbf{H}_x = |\mathbf{H}| \cos(\theta)
\]
\[
\mathbf{H}_y = |\mathbf{H}| \sin(\theta)
\]

Dengan \(|\mathbf{H}| = 10\) dan \(\theta = 30°\):
\[
\mathbf{H}_x = 10 \cos(30°)
\]
\[
\mathbf{H}_y = 10 \sin(30°)
\]

Nilai \(\cos(30°) = \frac{\sqrt{3}}{2}\) dan \(\sin(30°) = \frac{1}{2}\):
\[
\mathbf{H}_x = 10 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = 5\sqrt{3}
\]
\[
\mathbf{H}_y = 10 \cdot \frac{1}{2} = 5
\]

Jadi, komponen-komponen vektor \(\mathbf{H}\) adalah:
\[
\mathbf{H}_x = 5\sqrt{3}
\]
\[
\mathbf{H}_y = 5
\]

Kesimpulan

Dalam artikel ini, kita telah membahas beberapa contoh soal mengenai vektor dalam fisika, mulai dari penjumlahan dan pengurangan vektor, perkalian skalar dan silang, hingga magnitudo dan resolusi vektor. Memahami konsep dan cara kerja vektor sangat penting dalam fisika karena banyak fenomena alam yang dapat dijelaskan dengan menggunakan vektor. Semoga contoh-contoh soal ini dapat membantu dalam memahami konsep vektor lebih mendalam.

Print Friendly, PDF & Email

Eksplorasi konten lain dari Ilmu Pengetahuan

Langganan sekarang agar bisa terus membaca dan mendapatkan akses ke semua arsip.

Lanjutkan membaca