Sabtu, 23 Oktober 2021

Konsep Gerak Lurus

Ketika kita bergerak menuju suatu tempat, tentu kita akan melintasi suatu lintasan dengan kecepatan tertentu dan memerlukan waktu tertentu pula.


A. Gerak

Benda dapat dikatakan bergerak apabila mengalami perubahan posisi dari suatu titik acuan. Benda yang bergerak akan melalui suatu lintasan tertentu. Lintasan dapat berupa lintasan yang lurus, melingkar atau parabola, ataupun tidak beraturan. Namun, pada bagian ini kita akan mempelajari bagaimana gerak benda pada lintasan yang lurus. Benda yang bergerak pada suatu lintasan yang lurus, melibatkan waktu, jarak, dan kecepatan. Bagaimana hubungan antara jarak dengan waktu? Bagaimana hubungan antara kecepatan dengan waktu?


B. Jarak dan Perpindahan

Sebelum kamu mempelajari gerak lurus, perhatikan Gambar di bawah! Coba hitung berapa besar jarak dan perpindahan yang kamu lakukan saat melakukan perjalanan dari rumah ke sekolah dan dari sekolah kembali ke rumah!

Gambar Ilustrasi Jarak Rumah ke Sekolah
Gambar Ilustrasi Jarak Rumah ke Sekolah

Setiap hari kamu berangkat dari rumah ke sekolah kemudian kembali lagi ke rumah. Misalnya, jika diukur jarak rumah ke sekolah 2 km,  maka  jarak tempuh yang kamu lakukan setiap hari adalah 4 km. Namun perpindahan yang kamu lakukan bernilai nol km.

Mengapa demikian? Ada perbedaan makna antara jarak dan perpindahan, yaitu:

a. Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh,

b. Perpindahan merupakan jumlah lintasan yang ditempuh dengan memperhitungkan posisi awal dan akhir benda, atau dengan kata lain perpindahan merupakan jarak lurus resultan dari posisi awal sampai posisi akhir.


C. Kelajuan

Sekarang pikirkan perjalanan saat kamu pergi dari rumah ke sekolah. Apakah kendaraan yang kamu tumpangi melaju dengan kecepatan tetap? Bagaimana kamu dapat mengukur besar kecepatan kendaraan yang kamu tumpangi?

Gambar Jarak dan Waktu Tempuh Seorang Atlet yang Sedang Berlari
Gambar Jarak dan Waktu Tempuh Seorang Atlet yang Sedang Berlari

Perhatikan Gambar atlit di atas! Pada gambar tersebut tampak seorang atlet yang bergerak lurus beraturan mampu menempuh jarak 30 meter dalam waktu 6 sekon. Dengan kata lain, atlet tersebut mampu menempuh jarak 5 meter setiap sekonnya. Kemampuan atlet dalam menempuh jarak (s) tertentu  setiap sekonnya (t) disebut sebagai kelajuan (v) atau secara matematis dapat ditulis: v = s/t

Tahukah kamu bagaimana cara mengukur kelajuan kendaraan bermotor? Apakah benar dengan menggunakan speedometer? Ternyata, speedometer yang ada di kendaraan mengukur kelajuan,  tidak mengukur kecepatan gerak. Perhatikan Gambar di bawah ini!

Gambar Perubahan Kelajuan pada Mobil yang Sedang Melaju
Gambar Perubahan Kelajuan pada Mobil yang Sedang Melaju

Angka yang ditunjukkan pada speedometer selalu berubah-ubah. Hal ini menunjukkan kelajuan sesaat mobil yang sedang bergerak. Berdasarkan pernyataan tersebut, dapatkah kamu mendefinisikan apa yang dimaksud dengan kelajuan sesaat? Berdasarkan Gambar tersebut dapatkah kamu menentukan kelajuan sesaat mobil pada saat 2 sekon, 4 sekon, dan 8 sekon?

 

D. Kecepatan  

Pada mobil tertentu, biasanya dilengkapi oleh alat yang disebut dengan Global Positioning System (GPS) untuk  menginformasikan  posisi, kecepatan, arah, dan waktu secara akurat. Perhatikanlah Gambar di bawah,  terlihat pada GPS  mobil melaju dengan kelajuan yang tetap, yaitu 20 m/s atau 72 km/jam. Tahukah kamu apa artinya?

Gambar Global Positioning System (GPS) pada Mobil
Gambar Global Positioning System (GPS) pada Mobil

Jika kelajuan mengukur jarak tempuh, maka kecepatan mengukur perpindahan (∆s, dengan ∆ adalah perubahan/selisih) gerak benda tiap satuan waktu (t).

persamaan kecepatan

Meskipun kelajuan dan kecepatan memiliki definisi konsep yang berbeda,namun pada Gerak Lurus Beraturan (GLB) besar kecepatan dan kelajuan memiliki nilai, simbol (v), serta satuan yang sama (m/s).


E. Perbedaan Antara Kelajuan Dengan Kecepatan

Ayo, Kita Selesaikan

1. Lengkapi double bubble map tentang perbedaan antara kelajuan dengan kecepatan berikut!

Double bubble map tentang perbedaan antara kelajuan dengan kecepatan
Double bubble map tentang perbedaan antara kelajuan dengan kecepatan


Jawab

Gambar Double Bubble Map tentang Perbedaan antara Kelajuan dengan Kecepatan.
Gambar Double Bubble Map tentang Perbedaan antara Kelajuan dengan Kecepatan.

2. Perhatikan tabel Waktu dan Jarak Tempuh Bersepeda di bawah ini!

Tabel Waktu dan Jarak Tempuh Bersepeda

Tabel tersebut menunjukkan besarnya jarak dan waktu yang diperlukan sepeda untuk bergerak. Coba gunakan rumus kelajuan dan percepatan untuk menghitung:

a. Kelajuan sepeda pada sekon ke-2

b. Kelajuan sepeda pada sekon ke-4

c. Kelajuan sepeda pada sekon ke-5

d. Percepatan yang dialami sepeda

Kesimpulan apakah yang diperoleh dari gerak sepeda tersebut?

 

Jawab

Perhitungan kelajuan sepeda:

a. Kelajuan sepeda pada detik ke 2 

    v = s/t = 4m/2s = 2 m/s

b. Kelajuan sepeda pada detik ke 4

    v = s/t = 8m/4s = 2 m/s

c. Kelajuan sepeda pada detik ke 5

    v = s/t = 10m/5s = 2 m/s

d. Percepatan yang dialami sepeda = tidak ada, karena sepeda melaju dengan kecepatan konstan.

 

Kesimpulan:

Terdapat perbedaan antara kelajuan dan kecepatan, kelajuan berkaitan dengan jarak tempuh dan kecepatan berkaitan dengan perpindahan. Kelajuan dapat diukur dengan speedometer sedangkan kecepatan menggunakan GPS. Sepeda tersebut melaju dengan kecepatan konstan dan tidak mengalami percepatan.


F. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Saat melakukan perjalanan dari rumah ke sekolah, kendaraan yang kamu tumpangi akan bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah tiap waktu. Perhatikan Gambar berikut!

Gambar Perubahan Kecepatan Mobil Saat Menjauhi Lampu Hijau dan Mendekati Lampu Merah
Gambar Perubahan Kecepatan Mobil Saat Menjauhi Lampu Hijau dan Mendekati Lampu Merah

Gambar di atas menunjukkan mobil yang sedang bergerak menjauhi lampu lalu lintas akan dipercepat, sedangkan saat mendekati lampu lalu lintas akan diperlambat. Percepatan atau perlambatan mobil tersebut dengan mudah dapat diamati dari adanya perubahan besar kelajuan mobil yang ditunjukkan oleh jarum speedometer atau angka yang muncul pada GPS. Secara matematis, percepatan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Persamaan percepatan

dengan:

a = percepatan   (m/s2)

v = perubahan  kecepatan (m/s)

t  = perubahan  waktu         (s)

vt   = kecepatan  akhir (m/s)

v0   = kecepatan awal  (m/s)

 

Ayo, Kita Diskusikan:

Saat mendekati lampu lalu lintas, mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan sebesar 72 km/jam (20 m/s) diperlambat hingga 0 km/jam dalam selang waktu 5 sekon dengan proses perubahan seperti dalam Tabel di bawah ini.

Tabel Waktu dan Jarak Tempuh Mobil

Tabel Waktu dan Jarak Tempuh Mobil

Pertanyaan: Berapakah perubahan kecepatan mobil dalam setiap sekon? Coba diskusikan dengan teman sebangkumu!

Setelah melakukan diskusi, apakah kamu telah menemukan besarnya perubahan kecepatan dalam setiap sekon? Berdasarkan data yang terdapat pada Tabel di atas dapat diketahui besar perlambatan mobil sebesar 4 m/s2.  Nilai tersebut diperoleh dari:

v0 = 72 km/jam = 20 m/s

vt = 0 km/jam = 0 m/s

∆t = 5 s

a = ∆v/∆t = (20-0) : 5 = 4 m/s2

Karena perubahan kecepatan mobil dalam setiap sekon selalu tetap, maka percepatan gerak mobil adalah tetap sehingga mobil tersebut bergerak lurus   berubah beraturan (GLBB).


Percepatan benda tidak hanya berlaku pada kendaraan yang sedang bergerak secara horizontal, tetapi juga pada benda yang bergerak secara vertikal. Semua benda yang ada di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi bumi. Gaya gravitasi yang dimaksud adalah gaya tarik benda oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan yaitu sebesar 9,8 m/s2 (percepatan gravitasi). Untuk memudahkan dalam perhitungan, percepatan gravitasi bumi dibulatkan menjadi  10 m/s2.


Ayo, Kita Selesaikan

1. 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 ….

Jawaban:

Diketahui:

vo = 0 km/jam

vt = 72 km/jam = 20 m/s

s = 30 s

Jawab:

a = (vt –vo)/s  = 20 m/s : 30 s = 0,67 m/s2

Jadi, percepatan yang dialami mobil sebesar 0,67 m/s2.


2. Buah kelapa yang sudah tua dan matang jatuh dari pohonnya. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, berapakah kecepatan buah kelapa setelah jatuh selama 3 sekon?

Diketahui:

a = 10 m/s

s = 3 s

vo = 0 m/s

Jawab:

a = (vt –vo)/s 

vt –vo = a × s  = 10 m/s2 × 3 s = 30 m/s

vt –vo = 30 m/s – 0 m/s   = 30 m/s

Jadi, kecepatan buah kelapa sebesar 30 m/s.

 

Sumber:

Ilmu Pengetahuan Alam. SMP/MTs Kelas VIII Semester 1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Edisi Revisi Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017


Baca juga: 

GERAK BENDA DAN MAKHLUK HIDUP DI LINGKUNGAN SEKITAR

01

Gerak Benda dan Makhluk Hidup di Lingkungan Sekitar

02

Konsep Gerak Lurus

03

Percobaan Gerak Lurus Beraturan (GLB)

04

Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh

05

Hukum I Newton

06

Hukum II Newton

07

Hukum III Newton

08

Sistem Rangka Tubuh Manusia

09

Sistem Sendi Tubuh Manusia

10

Sistem Otot Tubuh Manusia

11

Gangguan dan Kelainan pada Sistem Gerak dan Upaya Mencegah serta Mengatasinya

12

Upaya Menjaga Kesehatan Sistem Gerak pada Manusia

13

Sistem Gerak pada Hewan Darat

14

Sistem Gerak pada Hewan Air

15

Sistem Gerak pada Hewan di Udara

16

Sistem Gerak pada Tumbuhan

17

Gerak Endonom

18

Gerak Higroskopis

19

Gerak Esionom

Tidak ada komentar: