Materi Fisika Kelas X : Gerak Dalam Satu Dimensi

IPA-Area; Sebenarnya, semua benda yang ada di alam semesta sanggup dianggap sebagai sebuah benda titik atau disebut partikel. Ukuran sebuah partikel tidak mempunyai batas, yang artinya semua benda termasuk Bumipun sanggup dianggap sebagai partikel kalau dilihat dari galaksi yang jauh. Nah, kali ini materi yang dibahas ialah Gerak dalam Satu Dimensi. Semoaga bermanfaat

A. Jarak dan Perpindahan

Ingatlah ketika Anda pergi ke sekolah melewati jalan yang biasa Anda lewati. Tahukah Anda, berapa jauhkah jarak yang telah Anda tempuh dari rumah hingga ke sekolah Anda? Berapakah perpindahannya? Ke manakah arahnya? Mungkin jawabannya akan berbeda-beda antara Anda dan sobat Anda. Akan tetapi, tahukah Anda maksud dari jarak dan perpindahan tersebut?

Jarak dan perpindahan ialah besaran Fisika yang saling bekerjasama dan keduanya mempunyai dimensi yang sama, tetapi mempunyai makna fisis yang berbeda. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor. Perhatikan Gambar berikut.

Roni berlari dari A ke B, kemudian berbalik ke arah C. Jarak yang ditempuh oleh Roni ialah panjang lintasan dari A ke B, yakni 15 m, kemudian ditambah dari B ke C, yakni 5 m sehingga jarak total yang ditempuh ialah 20 m. Jarak yang dimaksud di sini ialah panjang lintasan yang dilalui Roni dan tidak bergantung ke mana arah Roni berlari. Bagaimana dengan perpindahannya? Perpindahan Roni ialah dari A ke C. Mengapa demikian? Seperti yang telah dipelajari sebelumnya, perpindahan merupakan besaran vektor sehingga perpindahan Roni hanya dilihat dari perubahan kedudukannya. Pertama di posisi A, kemudian berubah kedudukan balasannya di C. Besarnya perpindahan Roni ialah 10 m dan arahnya dari A ke C.

B. Kelajuan dan Kecepatan

Ketika Anda mengendarai sebuah mobil, pernahkah Anda memperhatikan jarum penunjuk pada speedometer? Menunjukkan nilai apakah yang tertera pada speedometer tersebut? Apakah kecepatan atau kelajuan? Dua besaran turunan ini sama kalau dipandang dari segi satuan dan dimensi, tetapi arti secara fisisnya berbeda. Tahukah Anda di mana letak perbedaan fisisnya? 

Kelajuan merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor. Nilai yang terbaca pada speedometer ialah nilai kelajuan sebuah kendaraan beroda empat sebab yang terbaca hanya nilainya, sedangkan arahnya tidak ditunjukkan oleh alat ukur tersebut.

1. Kelajuan Rata-Rata

Ketika Anda berlari pada suatu lintasan, pernahkah Anda mencicipi bahwa waktu yang diharapkan untuk melewati lintasan tersebut berubah-ubah? Misalkan, Anda sanggup menempuh jarak 120 meter dalam waktu 60 sekon, kemudian Anda mempercepat lari Anda sehingga sanggup menempuh jarak 150 m dalam waktu 60 sekon. Karena energi Anda berkurang, Anda hanya bisa menempuh jarak 100 meter dalam waktu 120 sekon hingga Anda berhenti. Kelajuan rata-rata lari Anda adalah

Kelajuan lari rata-rata Anda ialah 1,54 m/s. Nilai kelajuan ini bukan kelajuan Anda setiap ketika ketika berlari, melainkan rata-rata dari kelajuan yang Anda miliki selama proses berlari.

Kelajuan rata-rata ialah jumlah jarak yang ditempuh dalam selang waktu tertentu. Secara matematis, sanggup ditulis dalam persamaan berikut.

Kelajuan Rata-Rata = Jumlahjarak yang ditempuh/waktu tempuh

Dari persamaan kelajuan rata-rata memperlihatkan bahwa tidak ada benda yang mempunyai kelajuan yang tetap atau konstan. Sebuah benda hanya mempunyai kelajuan rata-rata dari jumlah kelajuan yang dimilikinya dalam selang waktu tertentu.

2. Kecepatan Rata-Rata

Seperti pembahasan sebelumnya, kelajuan merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor. Perbedaan secara fisis ini berlaku juga pada kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata. Kecepatan ratarata ialah besarnya perpindahan sebuah benda dalam selang waktu tertentu. Secara matematis persamaan kecepatan rata-rata sanggup dituliskan sebagai berikut.

3. Kelajuan dan Kecepatan Sesaat

Ketika sebuah kendaraan beroda empat bergerak dengan kelajuan tertentu, Anda sanggup melihat besarnya kelajuan kendaraan beroda empat tersebut pada speedometer. Kelajuan sebuah kendaraan beroda empat dalam kenyataannya tidak ada yang konstan, melainkan berubahubah. Akan tetapi, Anda sanggup memilih kelajuan pada ketika waktu tertentu. Kelajuan yang dimaksud ialah kelajuan sesaat. Kelajuan sesaat merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan sesaat merupakan besaran vektor. Oleh sebab itu, kelajuan sesaat disebut juga sebagai nilai dari kecepatan sesaat.

Kelajuan atau kecepatan sesaat berlaku untuk Δt mendekati nilai nol. Umumnya, konsep kelajuan dan kecepatan sesaat dipakai pada kejadian yang membutuhkan waktu yang sangat pendek. Misalnya, kelajuan yang tertera pada speedometer. Kecepatan sesaat secara matematis sanggup dituliskan sebagai berikut.

dengan Δt mendekati nol. Karena Anda belum mendapat materi mengenai limit maka persamaan

tersebut sanggup ditulis

C. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Suatu benda dikatakan bergerak lurus beraturan kalau lintasan yang dilalui benda tersebut berupa bidang lurus dan mempunyai kecepatan yang tetap untuk setiap saat. Pada kenyataannya, gerak dengan kecepatan yang konstan sulit ditemukan. Untuk materi dalam cuilan ini, dipakai pengandaian yang lebih mendekati. Misalnya, sebuah kereta api yang bergerak pada lintasan rel yang lurus dan tanpa kendala atau sebuah kendaraan beroda empat yang bergerak di jalan tol bebas hambatan.

Untuk lebih memahami materi gerak lurus beraturan (GLB), perhatikan gerak seorang pelari dalam tabel berikut.

Dari Tabel 3.1, sanggup dibentuk grafik ibarat pada Gambar 3.3. Gambar tersebut memperlihatkan nilai kecepatan rata-rata seorang pelari yang dimulai pada jarak awal 5 meter. Gambar 3.3 memperlihatkan sebuah grafik yang linear terhadap waktu. Kelinearan inilah yang memperlihatkan bahwa gerak seorang pelari tersebut ialah lurus beraturan. Kecepatan rata-rata pelari tersebut sanggup dihitung memakai Persamaan (3–1).

D. Percepatan

1. Percepatan Rata-Rata

Dalam kehidupan sehari-hari, sulit menemukan benda atau materi yang bergerak dengan kecepatan yang konstan. Sebuah benda yang bergerak cenderung dipercepat atau diperlambat gerakannya. Proses mempercepat dan memperlambat ini ialah suatu gerakan perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu atau disebut sebagai percepatan. Percepatan merupakan besaran vektor, sedangkan nilainya ialah perlajuan yang merupakan besaran skalar. Secara matematis, percepatan dan perlajuan sanggup dituliskan sebagai berikut.

dengan v2 ialah kecepatan pada ketika t2 dan v1 ialah kecepatan pada ketika t1.

2. Percepatan Sesaat

Percepatan sesaat sanggup didefinisikan sebagai perubahan kecepatan pada ketika selang waktu yang singkat. Seperti halnya kecepatan sesaat, percepatan sesaat terjadi dalam kejadian yang mempunyai selang waktu yang sangat pendek atau mendekati nol.

dengan Δt mendekati nilai nol.

Alat ukur yang sanggup memilih kecepatan sesaat dan percepatan sesaat ialah ticker timer. Hasil ketikan yang dilakukan ticker timer tersebut sanggup memilih gerakan yang dilakukan oleh sebuah benda. Hasil ketikan berupa titik-titik dengan jarak antartitik berbeda-beda. Perbedaan jarak antartitik memperlihatkan bahwa benda tersebut sedang bergerak dipercepat atau diperlambat. Semakin besar jarak antartitik, semakin besar percepatan yang dilakukan oleh sebuah benda. Semakin pendek jarak antartitik, semakin besar perlambatan yang dilakukan oleh sebuah benda hingga benda tersebut berhenti. Jika jarak antartitik tetap, berarti benda tidak melaksanakan percepatan maupun perlambatan, melainkan mempunyai kecepatan yang konstan.

Perhatikan Gambar dibawah. Alat pewaktu ketik, ticker timer, memperlihatkan data kecepatan sebuah benda yang bergerak. Dari waktu pertama hingga waktu keempat, kecepatan benda tersebut ialah konstan, kemudian mulai waktu kelima hingga waktu kesebelas, benda tersebut mengalami percepatan, hal ini sanggup dilihat dari jarak antara titik yang semakin membesar.

Anda sanggup mencoba pengukuran kecepatan sebuah benda memakai alat ini di rumah atau di sekolah. 

E. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Setelah Anda mempelajari materi mengenai gerak lurus beraturan, Anda tentu harus mengetahui bahwa tidak ada benda yang selalu sanggup bergerak dengan kecepatan konstan. Sebuah benda yang bergerak tidak selalu mempunyai kecepatan yang konstan dan lintasan yang lurus. Dalam kehidupan seharihari, setiap benda cenderung untuk mempercepat dan memperlambat secara tidak beraturan.

Gerak lurus yang mempunyai kecepatan berubah secara beraturan disebut gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Benda yang bergerak berubah beraturan sanggup berupa bertambah beraturan (dipercepat) atau berkurang beraturan (diperlambat). Jika Anda perhatikan Gambar disamping, akan diperoleh sebuah persamaan percepatan, yaitu besarnya tangen α .

Dari persamaan percepatan rata-rata, diperoleh a = Δv/Δt, dengan Δv = vt – v0, vt ialah kecepatan akhir, v0 ialah kecepatan awal dan Δt = t – t0. Oleh sebab t0 = 0

1. Gerak Vertikal ke Bawah

Setiap benda yang dilepas dari suatu ketinggian tertentu erat permukaan Bumi, akan jatuh ke permukaan Bumi. Hal ini terjadi sebab terdapat medan gravitasi Bumi yang menjadikan benda selalu jatuh ke permukaan Bumi. Benda yang jatuh secara vertikal sanggup mempunyai kecepatan konstan kalau kendala udara sanggup diabaikan. Benda yang jatuh sanggup mempunyai kecepatan awal ataupun tidak. Benda yang tidak mempunyai kecepatan awal (v = 0) disebut benda bergerak jatuh bebas.

Gerak vertikal ke bawah yang mempunyai kecepatan awal sanggup Anda temukan contohnya dalam kehidupan sehari-hari misalnya, Anda melemparkan sebuah benda dari gedung bertingkat. Benda akan mempunyai kecepatan awal dari hasil lemparan Anda.

2. Gerak Vertikal ke Atas

Coba Anda lemparkan sekeping uang logam ke atas atau air mancur di taman yang meluncur. Amati apa yang terjadi pada uang logam dan air mancur tersebut. Mengapa ketika sekeping uang dilemparkan ke atas kecepatannya makin berkurang? Gerak yang Anda lakukan ialah gerak vertikal ke atas. Gerak ini mempunyai kecepatan awal ketika akan bergerak dan kecepatannya berkurang sebab dipengaruhi oleh medan gravitasi Bumi. Pada titik tertinggi, benda berhenti sesaat sehingga nilai vt = 0 dan benda akan jatuh secara bebas hingga benda tersebut mencapai tanah.

Referensi:

Aip Saripudin, Dkk. (2009). Mudah Belajar Fisika untuk Kelas X SMA. Jakarta: Pusat Perbukuan Depdiknas

Sumber http://ipa-area.blogspot.com

Share this post