Fisika Sekolah

Apakah semua benda tersebut bergerak? Suatu benda dikatakan bergerak apabila kedudukannya senantiasa berubah terhadap suatu acuan tertentu. Misanyal mobil bergerak terhadap lintasan, tetapi mobil tidak bergerak terhadap pengendara. Oleh sebab itu gerak bersifat relatif yaitu selalu mengacu kepada benda lain yang dipandang tidak bergerak.

Ditinjau dari lintasannya gerak dapat dibedakan menjadi 3  yaitu :

1.  Gerak lurus (translasi)  Adalah gerak yang mempunyai lintasan lurus

2. Gerak melingkar (rotasi) Adalah gerak yang mempunyai lintasan berupa lingkaran

3. Gerak parabola Adalah gerak yang mempunyai lintasan berupa parabola.

Jadi ilmu yang mempelajari gerak tanpa mempedulikan penyebab timbulnya gerak disebut Kinematika.

            2. Jarak dan Perpindahan

                        Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh materi/benda sepanjang gerakannya. Perpindahan yaitu perubahan posisi suatu benda dari posisi awal(acuan) keposisi akhirnya(tujuannya). Perpindahan dapat bernilai positif ataupun negatif berantung pada arah geraknya. Perpindahan positif, jika arah geraknya kekanan, negatif jika arah geraknya kekiri. Jarak dan perpindahan merupakan dua besaran yang berbeda. Untuk mengetahui perbedaannya, sebagai contoh suatu benda bergerak dari A ke B dilanjutkan ke C. Perpindahan dapat dinyatakan sebagai garis putus-putus yang menghubungkan A ke C. Sedangkan jarak digambarkan sebagai semua lintasan yang ditempuh yaitu A-B-C. Gambarnya dapat kita lihat dibawah ini:

Contoh 1:

            Dari gambar dibawah ini, tentukan besarnya perpindahan yang dialami oleh benda, jika benda melakukan gerakan dari posisi:

Jika suatu partikel bergerak dari A ke B kemudian C:

Posisi awal      : 5

Posisi akhir      : -7

Jarak                : 12

Perpindahan    : 12 kekanan

Jika suatu partikel bergerak dari A ke B ke C dan akhirnya ke D:

Posisi awal      : 5

Posisi akhir      : -3

Jarak                : 16

Perpindahan    : 8 kekanan

            3. Kelajuan dan Kecepatan

                        Kelajuan/laju/speed didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh benda sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut. Kecepatan/velocity didefinisikan sebagai perpindahan dibagi dengan waktu tempuh.

a.       Kelajuan dan kecepatan rata-rata

Kelajuan adalah besaran skalar. Kelajuan rata-rata adalah total jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Kelajuan merupakan nilai dari kecpatan:

Kelajuan rata-rata =

            Dengan:

            s           = jarak(m)

            t           = waktu(s)

            V         = kelajuan(m/s)

Adapun kecepatan merupakan besaran vektor karena memiliki besar dan arah. Jika benda memerlukan waktu Δt untuk mengalami perpindahan Δs, maka kelajuan rata-ratanya adalah:

Kecepatan rata-rata =

Arah vektor kecepat v adalah searah dengan arah vektor perpindahan Δs

b.      Kecepatan sesaat

Kecepatan/kelajuan rata-rata menyatakan kecepatan/kelajuan dalam suatu perpindahan/jarak tertentu. Jarak atau perpindahan bisa panjang atau pendek, misalnya 10 km, 100 m atau 1 m. Dengan demikian, kelajuan/kecepatan rata-rata tidak dapat digunakan untuk menyatakan kelajuan/kecepatan pada saat tertentu. Sebagai contoh sebuah kendaraan menmpuh jarak 100 km dengan kelajuan 40 km/jam. Hal ini tidak berarti dalam menenmpuh jarak 100 km kelajuan kendaraan tersebut selalu 40 km/jam. Kelajuannya pada saat-saat tertentu bisa saja lebih besar atau lebih kecil dari 40 km/jam. Bagaimana cara mencari kelajuan atau kecepatan sesaat?

Kecepatan sesaat suatu benda merupakan kecepatan benda pada suatu waktu tertentu. Ukuran menentukannya kamu perlu mengukur jarak tempuh dalam selang waktu(Δt) yang sangat singkat, misalnya 1/10 sekon atau 1/50 sekon. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:

v =

4. Percepatan dan Perlajuan

                        Percepatan adalah perubahan kecepatan atau arah dalam selang waktu tertentu percepatan merupakan besaran vektor. Percepatan berharga positif jika kecepatan suatu benda bertambah dalam selang waktu tertentu. Percepatan berharga negatif jika kecepatan suatu benda berkurang dalam selang waktu tertentu. Percepatan rata-rata adalah hasil bagi antar perubahan kecepatan(Δv) dengan selang waktu yang digunakan selama perubahan kecepatan tersebut(Δt). Secara matematis dapat dituliskan:

percepatan =

perlajuan =

Contoh :

            Seorang siswa berjalan dengan lintasan ABC, seperti gambar dibawah selang waktu dari A ke C 10 sekon. Tentukan kelajuan dan kecepatan siswa tersebut?

Jawab :

Jarak AC                     = 7 m

Selang waktu              = 10 sekon

Perpindahan AC         = 5 m

Kelajuan =  =  = 0,7 m/s

Kecepatan =  =  = 0,5 m/s

2.2 Gerak Lurus Beraturan

            Gerak lurus beraturan adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan tetap atau tanpa percepatan(a=0) . persamaan gerak lurus beraturan adalah kondisi khusus persamaan gerak lurus beraturan, yaitu dengan memasukkan a=0, v_t = v₀ = v. Pada gerak lurus beraturan diperoleh rumus sebagai berikut:

S = v.t             v =

            Dengan :

            S = jarak yang ditepuh (perubahan lintasan) (m)

            V = kecepatan (m/s)

            T = waktu (s)

Contoh :

Nomnom berlari pada lintasan lurus dan menempuh jarak 100 m dalam 10 sekon. Tentukan kecepatan dan waktu yang diperlukan nomnom untuk menempuh jarak 25 m!

Jawab :

Diketahui        : a. Δx = 100 m           b. Δt = 10 s

Ditanyakan      : a. v = ...?                  b. t = ...?

Penyelesaian :

a.       Kecepatan nomnom                b. untuk menempuh jarak 25 m

v =  =  = 10 m/s                           Δt =  =  = 2,5 s

2.3 Gerak Lurus Berubah Beraturan

            Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya berubah secara teratur.

a.       Gerak lurus dipercepat  beraturan dan diperlambat beraturan

Jika suatu benda bergerak lurus dan kecepatannya setiap selalu bertambah dengan beraturan, maka dikatakan benda itu bergerak lurus dipercepat beraturan. Percepatan adalah perubahan kecepatan tiap-tiap sekon, secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut:

Gerak dipercepat	Gerak diperlambat
Vt = VO + a . t	Vt = VO - a . t
St = VO . t + ½ a t2	St = VO . t -  ½ a t2
Vt – Vo = 2 a . s	Vt – Vo = 2 a . s

Keterangan :

V_t           = kecepatan saat t sekon

V_o          = kecepatan awal

S_t         = jarak yang ditempuh setelah t sekon

a          = percepatan / perlambatan

t           = waktu

Disini juga berlaku rumus : a =

-          Jika hasilnya positif (+) berarti depercepat

-          Jika hasilnya negatif (-) berarti diperlambat

Contoh :

            Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 10 m/s karena ingin cepat sampai ketempat tujuan mobil dipercepat 2 m/s. Tentukan jarak yang ditempuh mobil hingga mencapai percepatan 30 m/s!

Jawab :

Diketahui        : v_d = 10 m/s    a = 2 m/s          v_t = 30 m/s

Ditanya           : s = ....?

Penyelesaian    :

                        V_t² – v_o²           = 2as

                        30² - 10²          = 2.2.s

                        900-100           = 4s

                                    s           =  = 200 m

2.4 Gerak Vertikal

            Gerak vertikal adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan vertikal terhadap tanah dimana selama geraknya benda tersebut hanya mengalami percepatan gravitasi. Ada tiga macam gerakan vertikal, yaitu gerak jatuh bebas, gerak vertikal kebawah dan gerak vertikal keatas. Arah keatas ditetapkan pisitif arah kebawah bertanda negatif. Percepatan gravitasi berarah kebawah sehingga a = -g.

1.      Gerak jatuh bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak benda jatuh tanpa kecepatan awal. Pada hakikatnya gerak jatuh bebas adalah geak lurus berubah beraturan, dengan a=g dan v_o = 0. g= percepatan gravitasi bumi (m/s²).

Rumus-rumus yang berlaku dalam gerak jatuh bebas adalah sebagai berkut:

v_t         = gt

h          = ½ gt²

v_t²        = 2gh

v_t         =  

keterangan :

t = waktu(s)

v_t = kecepatan akhir (m/s)

g = percepatan gravitasi bumi (10 m/s²)

h = ketinggian/panjang lintasan   

2.      Gerak vertikal keatas

Gerak vertikal keatas adalah gerak benda yang dilempar vertikal keatas. Pada hakikatnya gerak verikal keatas adalah gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal v_o dan percepatan gravitasinya adalah –g.

Rumus-rumus yang berlaku dalam gerak vertikal keatas adalah sebagai berikut

v_t = v_o- gt                                h = ketinggian diukur dari posisi awal (m)

h = v_ot – ½ gt²

v_t = v_o² – 2gh

t_maks =

t_maks = waktu untuk mencapai puncak

h_maks = v_o²/2g

h_maks = ketinggian maksimum

3.      Gerak vertikal kebawah

Gerak vertikal kebawah adalah gerak vertikal suatu benda yang dijatuhkan dari suatu ketinggian dengan kecepatan awal v_o dan bertanda negatif.

Rumus yang berlaku dalam gerak vertikal kebawah adalah sebagai berikut:

v_t = v_o² + 2ah

h = v_ot + ½ at²

catatan : v_o bertanda negatif