Gerak Lurus

1. Gerak Lurus Beraturan dan Gerak Lurus Berubah Beraturan

a. Jarak dan perpindahan

Jarak merupakan panjang lintasan sesungguhnya yang ditempuh oleh suatu benda dalam waktu tertentu (Marthen, 2004: 107). Jarak tidak bergantung pada arah sehingga termasuk besaran skalar. Oleh karena itu, jarak selalu bernilai positif. Perpindahan merupakan perubahan kedudukan suatu benda dalam waktu tertentu. Perpindahan bergantung pada arah sehingga termasuk besaran vektor. Oleh karena perpindahan dapat bernilai positif dan negatif (Pujianto, 2016: 61-62).

Jika suatu benda bergerak dan kembali lagi ke kedudukan semula, dikatakan benda tidak berpindah. Dengan kata lain, perpindahan benda sama dengan nol.

b. Kelajuan dan Kecepatan

Kelajuan merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor. Kelajuan tidak memperhatikan arah gerak benda sedangkan kecepatan memperhatikan arah gerak benda. Bisa dikatakan bahwa kecepatan adalah kelajuan yang memiliki arah.

c. Kelajuan rata- rata, kecepatan rata- rata dan besar kecepatan rata-rata Kelajuan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi jarak total yang ditempuh dengan waktu tempuhnya.

𝑣 =^𝑠_𝑡 ^(2.1)

Keterangan: v = kelajuan rata- rata (m/s)

s = jarak total (m) t = selang waktu (s)

Oleh karena jarak merupakan besaran skalar, kelajuan rata-rata juga besaran skalar. Jadi, kelajuan rata- rata tidak bergantung pada arah.

Kecepatan rata- rata adalah hasil bagi antara perpindahan dan selang waktunya. 𝑣⃗ =^∆𝑥_{∆𝑡 =} ^𝑥_𝑡^{2− 𝑥1}

2− 𝑡₁

(2.2)

Keterangan:

v = kecepatan rata- rata (m/s) ∆x= perpindahan (m) ∆t = selang waktu (s) x1=posisi awal (m) x2= posisi akhir (m) t1 =waktu saat di x1 t2 = waktu saat di x2

d. Kelajuan sesaat dan kecepatan sesaat

Kecepatan sesaaat adalah kecepatan pada suatu saat tertentu (sesaat), sedangkan kelajuan sesaat adalah kelajuan pada suatu saat tertentu (sangat pendek). Menurut Tipler (1998: 27-28), perlu disadari bahwa perpindahan ∆x bergantung pada selang waktu ∆t. Ketika ∆t mendekati nol. Kemiringan garis singgung adalah limit rasio ∆x/∆t jika t mendekati nol, kita dapat menyatakan kembali definisi sebagai berikut:

Kecepatan sesaat dirumuskan:

𝑣 = 𝑙𝑖𝑚_∆𝑡→0^∆𝑥_∆𝑡 ^(2.3)

e. Kecepatan Relatif

Seperti diketahui bahwa kecepatan adalah perpindahan dibagi selang waktu. Oleh karena perpindahan mempunyai acuan maka kecepatan bersifat relatif. Apabila benda A bergerak dengan kecepatan 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗_𝐴 dan benda B bergerak dengan kecepatan 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗_𝐵 kecepatan relatif A terhadap B adalah: 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗_𝐴−𝐵 = 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗_𝐴 - 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗_𝐵 dan kecepatan relatif B terhadap A adalah: 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗𝐵−𝐴 = 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗𝐵 - 𝑣⃗⃗⃗⃗⃗𝐴.

2. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

GLB adalah suatu gerak lurus yang mempunyai kecepatan konstan. Maka nilai percepatannya adalah a = 0. Gerakan GLB berbentuk linear dan nilai kecepatannya adalah hasil bagi jarak dengan waktu yang ditempuh.

a. Grafik Jarak terhadap Waktu (s-t) pada GLB

Grafik jarah terhadap waktu pada GLB ditunjukkan pada gambar. 2.2.

maka,

𝑡𝑎𝑛 𝛼 = ^𝑠_{𝑡 = 𝑣} ^(2.4)

Dengan demikian, jika grafik jaraj terhadap waktu (s-t) dari dua benda yang bergerak beraturan berbeda kemiringannya, grafik dengan sudut kemiringan besar menunjukkan kecepatan yang lebih besar.

b. Grafik Kelajuan terhadap Waktu (v-t) pada GLB

Grafik kelajuan terhadap waktu pada GLB ditunjukkan gambar. 2.3. v

t

Gambar 2.3 Grafik kelajuan terhadap waktu pada GLB

Tampak pada gambar bahwa grafik v-t berbentuk garis lurus horizontal. Bentuk ini menunjukkan bahwa pada GLB, kelajuan selalu tetap untuk selang waktu kapan pun.

c. Hubungan anatara Jarak, kelajuan, dan selang waktu pada GLB

Pada GLB, kelajuan selalu tetap. Jarak sebanding dengan selang waktu sehingga persamaan pada GLB secara matematis ditulis.

3. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) a. Percepatan dan Perlajuan

Dalam melakukan perubahan kecepatan, benda yang bergerak memerlukan waktu. Percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan dalam satu satuan waktu. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Jadi, ciri utama GLBB adalah bahwa dari waktu ke waktu kecepatan benda berubah, semakin lama semakin cepat/lambat, sehingga gerakan benda dari waktu ke waktu mengalami percepatan/perlambatan. Rumus GLBB ada 3, yaitu:

vt = v0 + a.t (2.6)

s = v0 t + ½ a.t² (2.7)

vt² = v0² +2 a.s (2.8)

Ada dua kemungkinan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), yaitu GLBB di percepat dan GLBB diperlambat. GLBB dipercepat memiliki kecepatan yang semakin lama semakin besar dan percepatannya positif. GLBB diperlambat memiliki kecepatan yang semakin lama semakin kecil dan percepatannya negatif. Percepatan negatif biasanya disebut dengan perlambatan.

b. Gerak Jatuh bebas

Apakah yang dimaksud dengan gerak jatuh bebas? Hal apa yang mempengaruhi benda yang bergerak jatuh bebas?

Gerak jatuh bebas adalah gerak benda yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal di sekitar bumi dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi

bumi. Benda- benda yang jatuh bebas dalam ruang hampa udara mendapat percepatan sama, yaitu percepatan gravitasi (g). Besar percepatan gravitasi bumi tidak bergantung pada massa benda (Marthen, 2006: 75-76).

Gerak jatuh bebas merupakan GLBB sehingga persamaan pada gerak jatuh bebas sama dengan peersaman pada GLBB. Oleh karena a = g, v0 = 0, dan s = h, persamaan berlaku sebagai berikut.

vt = g.t (2.9)

vt² = 2g.h (2.10)

h = 1 2^{g. t}

2 (2.11)

Keterangan: vt= kelajuan saat t sekon (m/s)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s²) h = jarak/ perpindahan (m)

t = selang waktu (s) c. Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak Vertikal ke bawah adalah gerak suatu benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi oleh percepatan. Rumus-rumus gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut.

vt = v0 + gt (2.12) vt² = v0² + 2gh (2.13) h = v0t + ½ gt² (2.14) Keterangan: h = jarak/perpindahan (m) v0 = kecepatan awal (m/s) vt = kecepatan setelah t (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2) t = selang waktu (s)

d. Gerak Vertikal ke Atas

Gerak vertikal ke atas adalah gerak suatu benda yang dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu (v0) dan percepatan g saat kembali turun.

Rumus gerak vertikal ke atas adalah sebagai berikut.

vt= v0– gt (2.15)

vt² = v0² - 2gh (2.16)

h = v0t - ½ gt² (2.17)

Di titik tertinggi benda, kecepatan benda adalah nol. Persamaan yang berlaku di titik tertinggi adalah sebagai berikut.

tnaik = 𝑣0

𝑔 ^(2.18)

hmaks = 𝑣₀2 2𝑔

(2.19)

Keterangan:tnaik = selang waktu dari titik pelemparan hingga mencapai titik tertinggi (s)

v0 = kecepatan awal (m/s) g = percepatan gravitasi (m/s2)

hmaks = jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi (m)

Saat mulai turun, persamaannya sama seperti gerak jatuh bebas. Rumusnya adalah:

tturun = 𝑣ₒ

𝑔 ⁼√^2ℎ𝑚𝑎𝑘𝑠 𝑔

(2.20)

Jadi, dapat disimpulkan bahwa waktu saat naik sama dengan waktu saat turun (Pujianto, dkk. 2016: 59-71).

51 BAB III

METODE PENELITIAN