KINEMATIKA GERAK LURUS

Gerak

Gerak adalah perubahan posisi suatu objek yang diamati dari suatu titik acuan. Titik acuan yang dimaksud didefinisikan sebagai titik awal objek tersebut ataupun titik tempat pengamat berada.

Sebagai contoh, kamu sedang berada didalam kereta yang sedang ber gerak lurus dengan kecepatan 80 km/jam, lalu kamu berjalan menuju bagian depan kereta dengan kecepatan 5 km/jam. Kecepatan kamu adalah sebesar 5 km/jam jika dilihat dari pengamat (titik acuan) yang juga berada di dalam kereta. Akan tetapi, jika pengamat tersebut berada berada di stasiun atau titik acuannya berada di luar kereta, maka kamu dianggap bergerak dengan kecepatan 80 km/jam + 5 km/jam = 85 km/jam. (Perhatikan gambar dibawah)

gerak lurus

[Sumber Gambar: Douglas C. Giancoli, 2005]

Jadi, sangatlah penting untuk menetapkan titik acuan ketika kita sedang mengamati suatu objek yang bergerak.

Pada saat suatu objek bergerak, objek tersebut akan mengalami perubahan jarak serta dapat pula mengalami perubahan posisi atau biasa disebut perpindahan. Berikut dijelaskan lebih lanjut,

Jarak (distance) merupakan panjang seluruh lintasan yang ditempuh suatu objek yang bergerak. Jarak hanya memiliki nilai.
Perpindahan (displacement) merupakan panjang lintasan lurus yang diukur dari posisi awal dengan posisi akhir dari objek tersebut. Perpindahan memiliki nilai dan arah.

Sebagai contoh, kamu ber gerak lurus sejauh 70 m ke Timur lalu berbalik dan berjalan kembali (ke Barat) sejauh 30 m. Total jarak yang kamu tempuh adalah sebesar 100 m, akan tetapi perpindahan yang kamu lakukan hanya sebesar 40 m karena titik akhir kamu berada sekarang hanya sejauh 40 m dari titik awal. (Perhatikan gambar dibawah)

contoh soal gerak lurus beraturan

Dapat disimpulkan bahwa, jarak hanya memiliki nilai sehingga merupakan besaran skalar. Sedangkan perpindahan merupakan besaran yang memiliki nilai dan arah. Besaran yang memiliki nilai dan arah disebut vektor dan digambarkan sebagai tanda panah. Pada gambar dibawah, panah berwarna biru mewakili perpindahan sebesar 40 m dengan arah ke kanan (Timur).

Jika melihat suatu objek yang bergerak, maka biasanya hal yang paling kita perhatikan adalah secepat apa objek tersebut bergerak. Terdapat dua istilah mengenai seberapa cepat benda objek bergerak yakni kelajuan dan kecepatan.

Kelajuan (speed) adalah perbandingan antara jarak yang ditempuh objek dengan selang waktu yang diperlukan. Kelajuan merupakan besaran skalar (hanya memiliki nilai).

$kelajuan = \frac{jarang \: yang \: ditempuh}{selang \: waktu}$

Kecepatan (velocity) adalah perbandingan antara perpindahan objek dengan selang waktu yang diperlukan. Kecepatan merupakan besaran vektor (memiliki nilai dan arah).

$kecepatan = \frac{perpindahan}{selang \: waktu} = \frac{posisi \: awal \: - \: posisi \: akhir}{selang \: waktu}$

Jika kita ambil contoh kembali ketika kamu bergerak lurus 70 m ke Timur lalu berjalan berbalik 30 m ke Barat, maka total jarak yang kamu tempuh adalah 70 m + 30 m = 100 m, akan tetapi perpindahan yang kamu lakukan hanya sebesar 40 m. Jika diasumsikan kamu berjalan selama 70 sekon, maka kita dapat mencari kelajuan dan kecepatan kamu.

Kelajuan kamu sebesar:

$kelajuan = \frac{jarak \: yang \: ditempuh}{selang \: waktu} = \frac{100 m}{70 s} = 1,42$ m/s

Sedangkan, kecepatan kamu sebesar:

$kecepatan = \frac{perpindahan}{selang \: waktu} = \frac{40 m}{70 s} = 0,57$ m/s

Gerak Lurus

Gerak Lurus termasuk sebagai Gerak Translasi, yakni gerakan suatu objek yang bergerak tanpa berotasi. Dinamakan gerak lurus karena lintasannya berupa garis lurus. Contohnya dapat kita lihat pada mobil yang bergerak maju, gerakan pada buah apel yang jatuh dari pohonnya, dan pada setiap objek yang bergerak pada lintasan lurus.

Gerak ini dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan ada dan tidak adanya percepatan, yakni Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).

GERAK LURUS BERATURAN (GLB)

Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak lurus yang memiliki kecepatan yang tetap karena tidak adanya percepatan pada objek. Jadi, nilai percepatan pada objek yang mengalami GLB adalah nol (a = 0).

Cara mencari nilai kecepatan pada objek yang mengalami GL beraturan memakai persamaan sama seperti yang sudah dijabarkan sebelumnya diatas. Berikut ditampilkan dalam bentuk rumus,

$v = \frac{s}{t}$

yang artinya:

$velocity = \frac{space}{time}$

Kita sudah mengetahui bahwa,

v = kecepatan (km/jam atau m/s)

s = perpindahan, pada soal-soal biasanya juga disebut sebagai jarak tempuh (km atau m)

t = selang waktu atau waktu tempuh (jam, sekon)

Contoh Soal Gerak Lurus Beraturan

Seorang pengendara sepeda bersepeda selama 2,5 jam sepanjang lintasan lurus. Berapa jarak yang ditempuh jika diketahui kecepatannya sebesar 18 km/jam?

SOLUSI:

Rumus Kecepatan adalah $v = \frac{s}{t}$

Maka, dapat kita tuliskan kembali menjadi: $s = v \cdot t$

$s = 18 \frac{km}{jam} \cdot 2,5 jam = 45$ km

Jadi, pengendara sepeda tersebut telah menempuh jarak sejauh 45 km.

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerakan benda yang linear berarah mendatar dengan kecepatan yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap (Berubah Beraturan).

Pada gerak lurus berubah beraturan, gerak benda dapat mengalami percepatan jika nilai percepatan positif, atau perlambatan jika nilai percepatan negatif. Gerak benda yang mengalami percepatan disebut GLBB dipercepat, sedangkan gerak yang mengalami perlambatan disebut GLBB diperlambat.

Percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun besar percepatan suatu benda tetap, jika arah percepatan berubah maka percepatan benda tersebut tidak dapat dikatakan konstan. Karena arah percepatan benda selalu konstan, maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus.

Grafik GLBB

Grafik kecepatan terhadap waktu dari gerakan GLBB dan gerakan yang tidak berubah terdapat pada gambar di bawah ini.

grafik glbb

Pada grafik (i) gerak benda dipercepat secara beraturan, sedangkan pada grafik (iii) gerak benda diperlambat secara beraturan. Grafik (ii) menunjukkan gerak beraturan dimana kecepatannya tidak berubah. Grafik (i) dan (iii) menunjukkan GLBB, sedangkan gambar (ii) tidak karena kecepatan benda tidak berubah.

Grafik jarak terhadap waktu terdapat pada grafik-grafik berikut.

grafik jarak terhadap waktu

Urut dari kiri atas ke kanan bawah, gambar 1 menunjukkan jarak ditempuh pada gerakan konstan, gambar 2 dan 3 menunjukkan benda tidak bergerak, dan gambar 4 serta 5 menunjukkan lintasan gerak berubah beraturan. Pada benda yang terdapat di gambar 1, grafik kecepatan-waktu akan sesuai dengan gambar (ii) sebelumnya, benda di gambar 4 akan sesuai dengan gambar (i), dan benda di gambar 5 sesuai dengan gambar (iii).

Rumus GLBB

Terdapat 3 rumus dasar GLBB yaitu:

Rumus kecepatan akhir saat t

Rumus GLBB ini menjelaskan berapa kecepatan benda di saat t apabila diberi percepatan sebesar a dan memiliki kecepatan awal sebesar $v_0$ .

$v_t = v_0 + a t$

Rumus perpindahan benda saat t

Rumus GLBB ini menjelaskan berapa perpindahan benda yang terjadi saat t apabila diketahui informasi kecepatan awal, kecepatan akhir, dan besar percepatan.

$s = v_o t + \frac{1}{2} a t^2$

Rumus kecepatan-jarak

Rumus GLBB ini digunakan untuk menjelaskan hubungan jarak sudah ditempuh, kecepatan awal, kecepatan akhir, dan besar percepatan tanpa harus mengetahui waktu tempuh.

$v_t^2 = v_0^2 + 2 a s$

Keterangan:

v_t = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
a = percepatan (m/s²)
t = selang waktu (s)
s = jarak tempuh (m)

Contoh soal GLBB

Untuk lepas landas, suatu pesawat diharuskan memiliki kecepatan minimal 25 m/s. Apabila mesin pesawat mampu menghasilkan maksimal percepatan sebesar 1,5 m/s², berapakah penjang minimal landasan agar pesawat dapat lepas landar dari keadaan berhenti?

Jawab

Diketahui:
v₀ = 0 m/s
v_t = 25 m/s
a = 1,5 m/s²

Ditanyakan: s?

Gunakan rumus glbb: $v_t^2 = v_0^2 + 2 as$ .

$v_t^2 = v_0^2 + 2as$

$s = \frac{v_t^2 - v_0^2}{2a} = \frac{625}{2 \cdot 2,5}$

$s = \frac{625}{3} = 208,33$

Cari Blog Ini

KELAS EINSTEIN