Gerak LurusV
A. Pengertian Gerak
Perhatikan Gambar 5.1! Mobil yang berjalan dan yang pesawat bergerak meninggalkan landasan jelas dapat dikatakan bergerak. Bagaimana dengan penumpang mobil dan penum-pang pesawat? Dapatkah mereka dikatakan bergerak? Mari kita pelajari pengertian gerak (khususnya gerak lurus) dan besaran-besaran dalam gerak lurus. Gerak merupakan gejala alam yang banyak diteliti karena bidang penerapannya yang luas.
1. Pengertian Gerak Lurus
Suatu benda dikatakan bergerak karena mengalami perubahan kedudukan dari titik acuan. Nah, tahukah kamu apakah titik acuan itu? Titik acuan adalah suatu titik untuk memulai pengukuran perubahan kedudukan benda. Adapun titik-titik yang dilalui oleh suatu benda ketika bergerak disebut lintasan.
Sebenarnya, benda yang ”diam” dapat juga dikatakan bergerak. Hal ini bergantung pada titik acuan yang dipakai dan kedudukan benda yang berubah terhadap titik acuannya. Berdasarkan pengertian tersebut, penumpang mobil dan pesawat dapat dikatakan bergerak. Jika kamu memandang mobil sebagai titik acuan, maka penumpang mobil dikatakan diam. Sedangkan jika kamu memandang landasan pesawat sebagai acuan, maka penumpang pesawat dikatakan bergerak terhadap landasan.
Nah, apakah kesimpulan yang kamu dapatkan mengenai pengertian gerak? Suatu benda dikatakan bergerak terhadap benda lain jika mengalami perubahan kedudukan terhadap benda lain yang dijadikan titik acuan. Sedangkan gerak lurus adalah suatu gerak yang mempunyai lintasan lurus. Dapatkah kamu menyebutkan contoh-contoh gerak lurus? Mobil yang berjalan di jalan lurus dan kereta api yang berjalan merupakan contoh gerak lurus.
2. Besaran-Besaran dalam Gerak Lurus
Berapakah jarak yang kamu tempuh ketika berangkat sekolah? Berapa kecepatan mobil itu? Gerak dan kecepatan adalah besaran-besaran fisika. Dapatkah kamu menyebutkan besaran-besaran lain yang ada di dalam gerak?
Gambar 5.1 Mobil dan pesawat sedang melakukan gerak.
a. Jarak dan Perpindahan
Perhatikan Gambar 5.2! Jika seseorang pergi dari rumah ke pasar, kemudian kembali lagi ke rumah. Tahukah kamu berapakah jarak dan perpindahannya?
Besarnya jarak yang ditempuh merupakan jarak dari rumah ke pasar ditambahkan dengan jarak dari pasar ke rumah. Jadi, jarak yang ditempuh adalah 200 m + 200 m = 400 m. Adapun untuk menentukan besarnya perpindahan, kamu perlu memerhatikan arah perpindahannya.
Perpindahan yang ditempuh adalah 200 m ke arah pasar (+200 m) dan 200 m ke arah rumah yang letaknya berla-wanan dengan arah ke pasar (–200 m). Jadi, perpindahan yang telah ditempuh adalah 200 m + (–200 m) = 0 m. Hal ini berarti meskipun orang tersebut bergerak, tetapi perpindahan yang dilakukan adalah nol karena kedudukan awal dan akhirnya sama.
Dari pembahasan di atas, dapat kita nyatakan pengertian jarak dan perpindahan sebagai berikut.
Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda tanpa memerhatikan arah, sedangkan perpindahan adalah panjang lintasan yang ditempuh benda dengan memerhatikan arahnya.
b. Kelajuan dan Kecepatan
Setelah kamu memahami perbedaan antara jarak dan perpin-dahan, tahukah kamu perbedaan antara kelajuan dan kecepatan? Suatu benda yang bergerak lurus, jarak terhadap posisi awalnya (s) terus berubah sesuai dengan selang waktunya (t).
Dapat kita nyatakan pengertian kelajuan dan kecepatan sebagai berikut.
Kelajuan adalah perubahan jarak terhadap posisi awalnya dalam suatu selang waktu tertentu tanpa memerhatikan arahnya, sedangkan kecepatan adalah kelajuan dengan memerhatikan arahnya.
200 m
rumah pasar
pergi ke pasar
kembali ke rumah
Gambar 5.2 Perpindahan dari rumah ke pasar, lalu kembali lagi ke rumah.
Secara matematis, persamaan kelajuan dapat didefinisikan sebagai berikut.
v s t
= ... (5–1)
Tahukah kamu bagaimana grafik benda yang bergerak dengan laju tetap? Benda yang bergerak dengan laju tetap, dapat dinyatakan dalam grafik laju (v) terhadap waktu (t) dan jarak (s) terhadap waktu (t), seperti yang ditunjukkan Gambar 5.3.
Meskipun satuan kelajuan dalam SI adalah m/s, pada kehidupan sehari-hari sering kamu jumpai satuan kelajuan dalam km/jam. Nah, tahukah kamu bagaimana mengubah satuan m/s ke dalam km/jam atau sebaliknya? Agar kamu lebih memahaminya, mari kita konversikan kedua satuan tersebut.
1 km = 1.000 m (meter) km 1.000 m 5 m 1 = = 1 jam = 3.600 s (sekon) jam 3.600 s 18 s
½ ¾ ¿
Jadi, dapat kita tuliskan konversi satuan m/s dan km/jam sebagai berikut.
1 km/jam = 5
18 m/s atau 1 m/s = 18
5 km/jam Dalam kehidupan sehari-hari, sulit untuk mempertahankan gerak suatu benda dalam kelajuan yang tetap. Sebagai contoh, ketika kamu naik sepeda, kamu akan mengurangi kelajuan ketika hendak berhenti atau berbelok dan ketika akan berjalan atau setelah berbelok, kamu akan menambah kelajuan kembali. Hal ini berarti laju suatu benda selalu mengalami perubahan atau laju kendaraan tidaklah tetap. Nah, untuk kasus seperti ini, bagaimanakah menentukan kelajuannya? Untuk laju yang selalu berubah-ubah, kamu perlu menghitung kelajuan rata-rata. Kelajuan rata-rata adalah hasil bagi lintasan total yang ditempuh suatu benda dengan selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh lintasan tersebut. Secara matematis, kelajuan rata-rata dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
lintasan yang ditempuh kecepatan rata-rata waktu total = 1 2 3 1 2 3 s s s v t t t + + + = + + + " " ... (5–2) Keterangan: v = kelajuan rata-rata (m/s)
s = lintasan yang di tempuh benda (m)
t = selang waktu untuk menempuh lintasan (s)
a
b
Gambar 5.3
a. Grafik laju (v) terhadap waktu (t). b. Grafik jarak (s) terhadap waktu (t). Keterangan:
v = kelajuan (m/s) s = jarak (m)
Contoh
1. Konversikan satuan kelajuan berikut! a. 72 km/jam = ... m/s b. 50 m/s = ... km/jam Jawab: a. 72 km/jam = 72 × 185 m/s = 20 m/s b. 50 m/s = 50 × 185 km/jam = 180 km/jam
2. Sebuah motor melaju sejauh 6 km dalam waktu 15 menit. Berapakah kelajuan motor tersebut?
Jawab: Diketahui: s = 6 km t = 15 menit = 6015 jam = 41 jam kelajuan (v) = .... ? 6 km = = 1 = 24 km/jam jam 4 s v t
3. Sebuah bus melaju di jalan tol yang lurus. Selama 30 menit pertama bus itu menempuh jarak 45 km, 15 menit selanjutnya menempuh jarak 15 km, dan 15 menit selanjutnya menempuh jarak 20 km. Tentukanlah kelajuan rata-rata bus tersebut!
Jawab: Diketahui: s1 = 45 km t1 = 30 menit s2 = 15 km t2 = 15 menit s3 = 20 km t3 = 15 menit kelajuan rata-rata (v ) = .... ?
lintasan yang ditempuh benda =
waktu total
45 km + 15 km + 20 km =
30 menit + 15 menit + 15 menit 80 km = 60 menit 80 km = 1 jam = 80 km/jam v
4. Irawan berjalan ke arah kanan sejauh 200 m dalam selang waktu 20 sekon. Tentukan kelajuan dan kecepatan yang ditempuh Irawan!
Latihan 5.1
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan gerak dan titik acuan! 2. Jelaskan perbedaan antara:
a. jarak dengan perpindahan b. kelajuan dengan kecepatan
3. Yudi berangkat ke sekolah pukul 06.30 dengan naik sepeda. Jarak rumah Yudi dengan sekolah 3 km. Sekolah Yudi dimulai pukul 07.00. Agar Yudi tidak terlambat tiba di sekolah, berapakah kecepatan minimum yang harus dikayuh Yudi?
4. Kecepatan sebuah mobil di jalon tol yang lurus adalah sebagai berikut. a. 5 menit pertama, kecepatannya 10 m/s
b. 20 menit kedua, kecepatannya 20 m/s c. 5 menit ketiga, kecepatannya 15 m/s. Berapakah kelajuan rata-rata mobil tersebut?
5. Sebuah mobil menempuh jarak 90 km selama 1 jam 12 menit. Berapakah jarak yang ditempuh apabila kendaraan tersebut hanya berjalan selama 32 menit?
Jawab:
lintasan yang ditempuh kelajuan Irawan = selang waktu 200 m = 20 s = 10 m/s