1. Konsep Gerak
Suatu benda dianggap bergerak jika ada perubahan kedudukan/posisi terhadap suatu titik/kerangka acuan tertentu. Biasanya tiitk 0 (nol) pada koordinat kartesius dianggap sebagai titik acuan dalam penggambaran gerak benda. Karenanya dapat dikatakan bahwa gerak suatu benda bersifat relatif.
Suatu benda
tidak akan bergerak jika tidak ada ‘sesuatu’ yang menyebabkan benda itu
bergerak. Istilah ‘sesuatu’ ini disebut dengan gaya. Berbeda dengan kata
gaya dalam bidang fashion, istilah gaya dalam bidang sains diartikan
sebagai penyebab dari suatu benda dapat bergerak, bisa berupa tarikan atau
dorongan. Ilmu yang mempelajari tentang gerak disebut dengan istilah mekanika.
Mekanika dibagi menjadi dua cabang, yaitu ilmu tentang gerak tanpa
memperhitungkan atau mempedulikan penyebab gerak atau gaya (kinematika) dan
ilmu tentang gerak yang memperhitungkan penyebab geraknya (dinamika).
Pada
kinematika, gerakan dalam satu dimensi sepanjang
garis lurus, misalnya gerak benda titik dalam sumbu-x pada sistem koordinat kartesius, disebut gerak lurus. Contoh gerak lurus dalam kehidupan
sehari-hari adalah berkendara di jalan yang lintasannya lurus.
2. Gerak Lurus
Seperti yang sudah
dijelaskan sebelumnya, suatu benda dikatakan bergerak lurus jika lintasan
geraknya lurus. Konsep yang berkaitan erat dengan gerak lurus adalah jarak,
perpindahan, kelajuan, kecepatan, dan percepatan. Secara umum, gerak lurus
dibedakan menjadi 2 yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubahberaturan (GLBB).
3. Perbedaan Konsep Jarak dan
Perpindahan
Dalam
kehidupan sehari-hari, kata jarak dan perpindahan sudah tidak asing kita
dengar. Kedua kata ini berkaitan erat ketika membahas tentang kinematika.
Namun, jarak dan perpindahan memiliki pengertian yang berbeda. Berikut
penjelasan mengenai perbedaan antara jarak dan perpindahan:
o Jarak
adalah seluruh panjang lintasan yang ditempuh atau
dilalui oleh suatu benda. Meskipun benda bergerak ke berbagai arah dan kembali
ke tempat awal benda tersebut berada, seluruh lintasan tersebut diperhitungkan
sebagai jarak (distance). Dalam perumusan, biasanya jarak dituliskan dengan simbol s, yang berasal
dari kata spacing. Satuan untuk jarak adalah meter, dengan simbol satuannya adalah m.
o Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda dari posisi atau letak awalnya. Selama posisi akhir benda tersebut tidak kembali ke posisi awalnya atau tidak berada di tempat awal dia berada, benda tersebut dinyatakan mengalami perpindahan atau mengalami perubahan posisi. Sehingga perpindahan dirumuskan menjadi:
Δx = xt – x0
Keterangan:
Δx = perpindahan (m)
xt = posisi akhir (m)
x0 = posisi awal (m)
dengan Δ (dibaca
delta) adalah perubahan jumlah atau selisih, yaitu akhir dikurangi awal.
4. Contoh Soal Jarak dan Perpindahan
1. Bambang sedang berjalan hendak membeli eskrim di Toko Makmur
yang berada tepat di seberang jalan. Bambang berjalan sejauh 4 meter sebelum akhirnya ia sampai di titik penyeberangan, kemudian Bambang menyeberang sejauh 3 meter untuk dapat sampai ke Toko Makmur. Berapakah jarak dan perpindahan yang ditempuh
Bambang?
 |
| Gambar 1 Contoh soal jarak dan perpindahan |
Agar dapat lebih jelas
mengamati pergerakan Bambang, perhatikan Gambar 2. Pergerakan Bambang
ditunjukkan oleh garis merah putus-putus. Seluruh lintasan sepanjang garis
putus-putus merah merupakan jarak yang ditempuh Bambang, yaitu lintasan AB
ditambah dengan lintasan BC. Jadi, jarak tempuh Bambang dari titik awal (titik
A) sampai ke Toko Makmur (titik C), yaitu:
sAC = lintasan
AB + lintasan BC
sAC = 4 meter
+ 3 meter
sAC = 7 meter
Bagaimana dengan
perpindahan Bambang, apakah sama dengan jaraknya?
 |
| Gambar 2 Panjang lintasan pergerakan Bambang |
Seperti yang sudah
dijelaskan sebelumnya, perpindahan berbeda dengan jarak. Perpindahan hanya
memperhitungkan posisi awal dan posisi akhir saja. Posisi awal Bambang berada
adalah titik A, sedangkan posisi akhir Bambang adalah Toko Makmur yaitu titik
C. Jadi, perpindahan Bambang adalah lintasan AC. Pada Gambar B, perpindahan
Bambang digambarkan dengan garis putus-putus warna biru. Bagaimana dengan cara
mengetahui besar perpindahannya?
Perpindahan Bambang dapat
dihitung dengan menggunakan rumus Phytagoras, yaitu sebagai berikut:
AC2 = AB2
+ BC2
AC2 = 42
+ 32
AC2 = 25
AC =
AC = 5
Jadi, perpindahan Bambang adalah 5 meter. Dengan menggunakan simbol untuk perpindahan,
dapat dituliskan menjadi: ΔxAC = 5m.
6. Perbedaan Konsep Kelajuan dan Kecepatan
Seperti halnya jarak dan perpindahan,
kelajuan dan kecepatan memiliki konsep yang berbeda. Kelajuan erat kaitannya
dengan jarak, sedangkan kecepatan berkaitan dengan perpindahan. Berikut
penjelasan lebih jauh tentang kelajuan dan kecepatan.
o Kelajuan
adalah hasil bagi jarak (s) yang ditempuh dengan waktu
tempuhnya (t). Kelajuan merupakan kelajuan rata-rata dari pergerakan
suatu benda, biasanya hanya disebut sebagai kelajuan saja. Satuan kelajuan adalah m/s (dibaca: meter per sekon). Kelajuan dirumuskan
sebagai berikut:
Keterangan:
v = kelajuan (m/s)
s = jarak yang ditempuh (m)
t = waktu tempuh (s)
Bentuk lain dari persamaan kelajuan, untuk
mencari jarak (s)
jika kecepatan dan waktu diketahui adalah sebagai berikut:
s = v.t
Sedangkan untuk mencari waktu tempuh (t)
jika jarak dan kelajuan benda diketahui adalah sebagai berikut:
o Kecepatan
adalah perbandingan atau hasil bagi antara perpindahan
(Δx) dengan selang waktu (Δt).
Kecepatan merupakan kecepatan rata-rata dari pergerakan suatu benda,
biasanya hanya disebut sebagai kecepatan saja. Seperti halnya dengan kelajuan, satuan dari kecepatan adalah m/s. Kecepatan dirumuskan sebagai
berikut:
Keterangan:
v
= kecepatan (m/s)
Δx =
perpindahan
(m)
Δt
= selang waktu (s)
Bentuk lain dari persamaan kecepatan,
untuk mencari perpindahan (Δx)
jika kecepatan dan waktu diketahui adalah sebagai berikut:
Δx = v.Δt
Sedangkan untuk mencari selang waktu (Δt)
jika perpindahan dan kecepatan benda diketahui adalah:
7. Contoh Soal Kelajuan dan Perpindahan
2. Jamal hendak ke Toko
Makmur dengan menggunakan sepeda untuk membeli cimol. Ia mengayuh sejauh 4
meter (lintasan AB) dalam 5 detik. Kemudian, dia berbelok dan mengayuh lagi sejauh
3 meter (titik C) dalam waktu 2 detik. Berapakah kelajuan dan kecepatan Jamal?
 |
| Gambar 3 Soal kelajuan dan kecepatan |
8. Penyelesaian Contoh Soal Kelajuan dan Kecepatan
Diketahui:
panjang lintasan AB (sAB) = 4
meter
panjang lintasan BC (sBC) = 3
meter
waktu tempuh dari titik A ke B (tAB)
= 5 detik
waktu tempuh dari titik B ke C (tBC)
= 2 detik
waktu di titik A (tA) =
0 detik
waktu di titik C (tC) = 7 detik
Ditanyakan: kelajuan (v)
dan kecepatan (v)?
Jawab:
o
Kelajuan
v = 1 m/s
Jadi, diperoleh kelajuan Jamal adalah 1
m/s (dibaca: meter per sekon).
o
Kecepatan
Pada Gambar 3 dapat dilihat Jamal berpindah dari titik A (posisi awal) ke titik C (posisi akhir). Saat mulai mengayuh (titik A) waktunya adalah 0 detik, kemudian Jamal mencapai Toko Makmur (titik C) waktunya menunjukkan 7 detik.
Sementara itu, perpindahannya dapat dihitung dengan menggunakan rumus Phytagoras (lihat penyelesaian contoh soal 1 untuk perpindahan Bambang), diperoleh perindahannya (ΔxAC) adalah 5 meter. Kemudian masukkan angka perpindahan ke dalam rumus, menjadi sebagai berikut:
v = 0,71
m/s
Jadi, diperoleh kecepatan Jamal adalah
0,71 m/s (dibaca: meter per sekon).
Berdasarkan
contoh soal kelajuan dan kecepatan di atas, terlihat jelas beda kelajuan dan
kecepatan meskipun keduanya memiliki simbol dan satuan yang sama. Kelajuan
berkaitan dengan jarak, sedangkan kecepatan berkaitan dengan perpindahan.
9. Perbedaan Konsep Kecepatan Sesaat dan Kelajuan Sesaat
Kecepatan
sesaat adalah kecepatan
rata-rata yang waktunya mendekati nol. Kecepatan sesaat menunjukkan kecepatan
gerak pada waktu tertentu. Karena melewati waktu tertentu benda masih dalam
keadaan bergerak terus, maka kecepatan gerak benda pada waktu tertentu ini
ditinjau dengan pendekatan limit atau selang waktunya mendekati nol.
Kecepatan
merupakan besaran vektor yang artinya selain memperhitungkan besar (nilai) juga
memperhitungkan kemana arah gerak benda. Kecepatan sesaat dapat bernilai
positif atau negatif, positif dan negatif ini menunjukkan arah gerak benda.
Umumnya, menunjukkan positif jika bergerak maju (sumbu-x positif) dan negatif
jika bergerak mundur (sumbu-x negatif).
Kelajuan
sesaat berbeda dengan
kelajuan rata-rata. Kelajuan sesaat ini berkaitan dengan kecepatan sesaat.
Kelajuan sesaat merupakan besar dari kecepatan sesaat. Artinya, kelajuan sesaat
tidak memperhatikan arah gerak benda hanya memperhitungkan besar atau nilainya
saja. Ketika mengendarai sepeda motor, besar angka yang ditunjukkan oleh
spidometer (speedometer) merupakan kelajuan sesaat.
10. Konsep Percepatan Rata-rata dan Percepatan Sesaat
Percepatan
rata-rata adalah perubahan
kecepatan dalam selang waktu tertentu. Percepatan rata-rata biasa disebut
percepatan saja. Satuan dari percepatan adalah m/s2 (dibaca: meter per sekon kuadrat). Secara matematis, percepatan dirumuskan sebagai berikut:
Keterangan:
a
= percepatan (m/s2)
Δv = perubahan kecepatan (m/s)
Δt
= selang waktu (s)
vt
= kecepatan akhir (m/s)
v0
= kecepatan awal (m/s)
Bentuk lain dari persamaan percepatan,
untuk mencari perubahan kecepatan (ΔV)
jika percepatan dan perubahan kecepatan benda diketahui adalah sebagai berikut:
ΔV = a.Δt
Sedangkan untuk mencari selang waktu (Δt)
jika perubahan kecepatan dan percepatan benda diketahui adalah:
Contoh percepatan dalam kehidupan
sehari-hari adalah ketika mengendarai sepeda motor. Ketika memutar gas, sepeda
motor akan bergerak lebih cepat artinya sepeda motor mengalami percepatan. Sebaliknya
ketika direm, sepeda motor mengalami perlambatan karena kecepatannya berubah
menjadi lebih lambat.
Percepatan
sesaat adalah perubahan
kecepatan yang selang waktunya mendekati nol. Percepatan sesaat ini
memperhatikan arah gerak benda, jika mengalami benda bergerak ke sumbu-x
positif atau benda mengalami pecepatan maka bernilai positif. Sebaliknya, jika
benda bergerak ke arah sumbu-x negatif atau mengalami perlambatan gerak maka
percepatan sesaatnya bernilai negatif.
11. Contoh Soal Percepatan
3. Sebuah
mobil yang mula-mula diam bergerak dipercepat beraturan hingga kecepatannya
menjadi 72 km/jam setelah bergerak selama 30 sekon. Percepatan yang dialami
mobil tersebut adalah ….
12. Penyelesaian Soal Percepatan
Diketahui:
v0 = 0 (dalam keadaan diam)
vt = 72 km/jam
Δt = 30 s
Ditanyakan: a?
Jawab:
Kecepatan akhir mobil adalah 72 km/jam, kita ubah terlebih dahulu ke
dalam m/s yaitu dengan cara sebagai berikut:
Jadi kecepatan 72 km/jam dalam m/s, yaitu:
= 20 m/s
Dengan
menggunakan rumus percepatan, percepatan dapat dihitung sebagai berikut:
a = 0,67 m/s2 (dibaca: meter per sekon kuadrat)
Jadi percepatan yang
dialami mobil yang bergerak dari keadaan diam menjadi 72 km/jam dalam selang
waktu 30 detik adalah 0,67 m/s2.
13. Konversi (Mengubah) Bentuk Satuan km/jam ke Bentuk Satuan m/s
Untuk mengubah (mengkonversi)
satuan kecepatan dari km/jam (dibaca: kilometer per jam) menjadi bentuk satuan
m/s (dibaca: meter per sekon), cukup membagi angka di bagian depan satuan km/jam dengan
angka 3,6.
1 km/jam = m/s
keduanya dibagi dengan 1000, sehingga menjadi:
1 km/jam = m/s
Agar lebih memahami konversi satuan kecepatan tersebut, berikut diberikan soal konversi dari satuan km/jam ke m/s.
Ubahlah angka-angka berikut dari satuan km/jam ke satuan m/s!
1) 108 km/jam
2) 36 km/jam
Penyelesaian Konversi
km/jam ke m/s:
1) 108 km/jam = ... m/s
=
108 km/jam = 30 m/s
2) 36 km/jam = ... m/s
=
36 km/jam = 10 m/s
Sekian penjelasan ringkas tentang konsep gerak dalam bidang IPA/Sains. Semoga dapat bermanfaat (و •̀ ᴗ•́ )و
Tidak ada komentar:
Posting Komentar