GERAK LURUS BERATURAN
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 8
Gambar 3.2 Hubungan antara Kecepan dan Waktu
Berdasarkan grafik tersebut cobalah Anda tentukan berapa besar kecepatan
benda pada pada saat t=0 s; t=1 s; t=2 s; t = 3 s?
Tampak dari grafik pada gambar di atas, kecepatan benda sama dari waktu ke
waktu, yakni 5 m/s.
Semua benda yang bergerak lurus beraturan akan memiliki grafik v – t. Anda
dapat menghitung jarak yang ditempuh oleh benda dengan cara menghitung
luas daerah di bawah kurva bila diketahui grafik (v-t). Jarak yang ditempuh =
luas daerah yang diarsir pada Gambar 3.3 berikut..
Cara lain untuk menghitung jarak tempuh adalah dengan menggunakan
persamaan GLB. Telah Anda ketahui bahwa kecepatan pada GLB
dirumuskan:
S = v t
Dimana:
s = jarak tempuh (m)
v = kecepatan (m/s)
t = waktu tempuh (s)
Berdasarkan Gambar 3.3 di atas diketahui: v = 5 m/s dan t = 3 s
Dengan demikian, jarak yang ditempuh adalah 5 m/s x 3 s = 15 m.
Persamaan GLB tersebut berlaku bila gerak benda memenuhi grafik seperti
gambar di atas. Pada grafik tersebut terlihat bahwa pada saat t = 0 s; maka v
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 9
= 0. Artinya, pada mulanya benda diam, kemudian bergerak dengan kecepatan
5 m/s. Padahal dapat saja terjadi bahwa saat awal kita amati benda sudah
dalam keadaan bergerak, sehingga benda telah memiliki posisi s0. untuk
keadaan ini, maka persamaan GLB sedikit mengalami perubahan sehingga
menjadi:
S = S0 + v t
B. Kedudukan, Jarak dan Perpindahan
Bayangkan Anda berada di pinggir jalan lurus dan panjang. Posisi Anda saat itu
di A.
A B C
0m 5M 10M 15M
Gambar 3.4 Posisi Benda Dalam Sumbu Koordinat
Dari A, Anda berjalan menuju C melalui B. Sesampainya di C, Anda berbalik
dan kembali berjalan lalu berhenti di B. Pada kejadian di atas, berapa jauhkah
jarak yang ditempuh? Berapa pula perpindahan Anda? Samakah pengertian
jarak dengan perpindahan? Dalam kehidupan sehari-hari kata jarak dan
perpindahan dipakai untuk arti yang sama. Dalam fisika, kedua kata itu
mengandung arti yang berbeda.
Perhatikan ilustrasi berikut. Sebuah bola digulirkan pada sebuah bidang datar
lurus. Posisi bola setiap saat diwakili oleh garis berskala yang disebut sumbu
koordinat seperti Gambar 3.5 di bawah ini.
C O B
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
Gambar 3.5 Bola Digulirkan pada Bidang Datar
Andaikan ada 2 bola yang digulirkan dari titik O. Bola 1 digulirkan ke kanan
dan berhenti di B. Bola 2 digulirkan ke kiri dan berhenti di C. Lihatlah bahwa
panjang lintasan yang ditempuh oleh kedua bola sama, yaitu 4 satuan. Namun
bila diperhatikan arah gerakannya, kedua bola berpindah posisi ke arah yang
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 10
berlawanan. Bola 1 berpindah ke sebelah kanan titik O, sedangkan bola ke 2
ke sebelah kiri titik O.
“panjang lintasan yang ditempuh disebut jarak, sedangkan perpindahan
diartikan sebagai perubahan posisi benda dari keadaan awal ke keadaan
akhirnya”.
Jarak tidak mempersoalkan ke arah mana benda bergerak, sedangkan
perpindahan tidak mempersoalkan bagaimana lintasan suatu benda yang
bergerak. Perpindahan hanya mempersoalkan kedudukan, awal dan akhir
benda itu. Jarak adalah besaran skala, sedangkan perpindahan adalah vektor.
Dua benda dapat menempuh jarak (panjang=lintasan) yang sama, tetapi
mengalami perpindahan yang berbeda seperti pada contoh ini. Dalam hal ini,
dapat dikatakan bahwa jarak merupakan besar perpindahan.
Gambar 3.6. Perbedaan Jarak dan Perpindahan
Apabila kemudian ada bola 3 bergerak dari titik O ke kanan, sampai di D lalu
balik bergerak ke kiri melewati titik O kemudian berhenti di E, seperti yang
ditunjukkan gambar di bawah ini, bagaimanakah jarak dan perpindahannya?
E O B
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
Gambar 3.7 Perubahan Posisi Bola 3
Jarak yang ditempuh bola adalah panjang lintasan ODE = OD + DE, yaitu 6 +
9 = 15 satuan. Sementara perpindahan bola adalah OE (kedudukan awal bola
di O, kedudukan akhirnya di E). Jadi Δ s = - 3 satuan.
Tanda minus pada Δ s menunjukkan arah perpindahan bola ke kiri dari titik
acuan. Perlu dicatat pula bahwa dalam contoh di atas perbedaan antara jarak
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 11
dan perpindahan ditandai oleh ada atau tidaknya “arah”, juga oleh “besar”
kedua besaran itu (jarak = 15 satuan, perpindahan = 3 satuan). Mungkinkah
jarak yang ditempuh oleh suatu benda sama dengan besar perpindahannya?
Untuk benda yang bergerak ke satu arah tertentu, jarak yang ditempuh benda
sama dengan besar perpindahannya. Misalnya, bila benda bergerak lurus ke
kanan sejauh 5 m, baik jarak maupun besar perpindahannya sama-sama 5 m.
C. Kelajuan dan kecepatan rata-rata
Dalam ilmu fisika, kelajuan dan kecepatan memiliki pengertian yang berbeda.
Kelajuan merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan adalah vektor.
Kelajuan adalah jarak yang ditempuh suatu benda dibagi selang waktu atau
waktu untuk menempuh jarak itu, sedangkan kecepatan adalah perpindahan
suatu benda dibagi selang waktu. Jika dinyatakan dalam bentuk persamaan,
keduanya dapat ditulis:
t
v S
Δ
=
−
kelajuan rata-rata
t
v S
Δ
Δ
= kecepatan rata-rata
Keterangan:
−v
= kelajuan rata-rata (m/s)
S = jarak yang ditempuh benda (m)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu tempuh (s)
Dalam kehidupan sehari-hari, kelajuan dan kecepatan senantiasa berubahubah
karena berbagai sebab, misalnya, jalanan yang tidak rata. Oleh
karenanya kita dapat mengartikan kelajuan dan kecepatan pada dua
persamaan di atas sebagai kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata.
D. Hubungan Jarak, Kecepatan, dan Selang Waktu GLB
Di jalan tol yang lurus dan datar mungkin kelajuan mobil dapat diusahakan
tetap. Contoh tersebut adalah contoh dari gerak lurus beraturan. Lintasan
benda yang berupa garis lurus dengan arah gerak yang selalu tetap dapat
diganti dengan jarak dan kelajuan tetap dapat diganti dengan kecepatan tetap.
Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan tetap akan menempuh jarak
yang sama untuk selang waktu t yang sama. Jadi, jarak sebanding dengan
selang waktu yang secara matematis dapat ditulis: S = v.t
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 12
Misalnya, mobil berjalan dengan kecepatan tetap 10 m/s, artinya tiap detik
mobil akan menempuh jarak 10 m, seperti yang ditunjukkan pada tabel di
bawah ini.
Tabel 3.1
Pengamatan terhadap mobil yang bergerak
Waktu (s) 0 1 2 3 4 5
Jarak (m) 0 10 20 30 40 50
Dari data pada tabel di atas, dapat dibuat grafik jarak terhadap waktu sebagai
berikut.
Gambar 3.8 Grafik jarak terhadap waktu
Dari grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa pada gerak lurus beraturan jarak
yang ditempuh benda berbanding lurus dengan waktu.
Pada GLB, terdapat dua kejadian yang mungkin terjadi. Keduan kejadian
tersebut adalah sebagai berikut.
Dua benda bergerak searah
Benda A mula-mula berada di depan benda B. Benda B kemudian dapat
menyusul benda A. Kecepatan benda B lebih besar daripada kecepatan benda
A, (VB > VA). Perhatikan gambar di bawah ini!
Gambar 3.9 Benda bergerak dengan arah yang sama
• Dua benda bergerak berlawanan arah
Benda A dan benda B semula terpisah pada jarak s. Kedua benda akan
bertemu atau berpapasan pada titik tertentu dan waktu tertentu. Perhatikan
gambar di bawah ini!
Ilmu Pengetahuan Alam 2
Paket 3 Gerak Lurus Beraturan 3 - 13
Gambar 3.10 Benda bergerak dengan arah yang sama
Latihan
1. Bedakanlah antara jarak dan perpindahan serta kecepatan dan kelajuan!.
2. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 36 km/jam. Berapa
meterkah jarak yang ditempuh mobil itu selama bergerak 10 menit?
3. Diketahui jarak dari kota Angsa ke kota Bebek adalah 70 km. Agus dan
Donal berniat untuk menghadiri sebuah pesta yang dilaksanakan di kota
Baru yang berada di antara kota Angsa dan kota Bebek. Agus berangkat
dari kota Angsa, sedangkan Donal berangkat dari kota Bebek dengan
masing-masing kecepatan 10 km/jam dan 5 km/jam. Kapankah Agus dan
Donal bertemu? Berapakah jarak dari kota Bebek ke kota Baru?
Rangkuman
1. Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap acuan tertentu.
Gerak bersifat relatif.
2. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda,
sedangkan perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda dari
kedudukan awal ke kedudukan akhirnya.
3. Kelajuan adalah jarak yang ditempuh suatu benda dibagi selang waktu atau
waktu untuk menempuh jarak itu, sedangkan kecepatan adalah
perpindahan suatu benda dibagi selang waktu. Kelajuan termasuk besaran
skalar dan kecepatan termasuk dalam besaran vektor.
Saturday 22 January 2011
Gerak lurus beraturan (GLB)
Tags
# Materi Kuliah
About AtiqKhamdi
Blogger Pemula yang Bismillah menuju Professional
Materi Kuliah
Label:
Materi Kuliah
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
No comments:
Post a Comment