Materi Gerak Lurus - Pengertian dan Pembahasannya

Selamat datang di Curahan Guru. Hari ini kami bagikan kepada Anda mengenai materi tentang Gerak Lurus. Meskipun materi ini tela banyak di bagikan melalui blog-blog lain, akan tetapi kami mencoba untuk berbagi kembali kepada anda, karena setiap materi yang dibagikan pasti ada kelebihan dan kekurangan. Dengan segara kelebihan dan kekurangan itu, semoga dapat melengkapi pengetahuan Anda semua.

• Pengantar

Pernahkah Anda mengamati atau melihat sebua mobil yang sedang melaju? Berapakah jarak tempuh hingga mobil tersebut berhenti? Apabila Anda menjatuhkan sebuah batu pada ketinggian tertentu, berapakah waktu yang diperlukan hingga batu tersebut mencapai permukaan tanah? Semua pertanyaan itu berhubungan terhadap gerak yang akan dibahas kai ini. Anda akan mempelajari gerak tanpa mempedulikan penyebabnya yang disebut dengan gerak lurus. Sebagai contoh, misalnya ada sebuah mobil yang bergerak dalam lintasan yang licin berdasarkan kecepatan tertentu. Anda bisa menentukan berapa cepat mobil itu melaju dan berapa jauh jarak yang bisa ditempuh pada selang waktu tertentu.

Pada dasarnya materi atau ilmu yang dipelajari terkait dengan gerak suatu benda masuk ke dalam ilmu fisika yang disebut dengan Mekanika. Nah, mekanika sendiri secara prinsipnya dibagi menjadi dua bagian.

1. Kinematika merupakan ilmu yang mempelajari gerak suatu benda tanpa memperhatikan atau melihat adanya penyebab benda tersebut dapat bergerak.
2. Dinamika merupakan ilmu yang mempelajari gerak suatu benda memperhatikan atau melihat adanya penyebab benda tersebut dapat bergerak. 

Baca juga : Materi Pengukuran, Besaran, Satuan, & Angka Penting

Semua benda yang ada di alam semesta bisa dianggap sebagai sebuah benda berbentuk titik atau disebut sebagai partikel. Ukuran dari sebuah partikel tidak mempunyai batas, yang artinya semua benda termasuk Bumi sekalipun bisa dianggap sebagai sebua partikel apabila dilihat melaui galaksi yang jauh. Sehingga, saat mempelajari materi ini, Anda bisa menggunakan partikel sebagai sebuah model untuk benda yang bergerak, apabila efek dari rotasi dan perubahan bentuk bendanya bisa diabaikan. 

Sebelum Anda bisa menjelaskan gerak melalui sebuah partikel, ada baiknya Anda mengetahui terlebih dahulu besaran fisik dari jarak, perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Setelah itu, Anda bisa memperluas ilmu Anda terkait gerak dari sebuah partikel pada bidang vertikal. Dalam materi ini, semua variabel dituliskan ke dalam bentuk skalar, sehingga variabel yang termasuk besaran vektor bisa dianggap sebagai besar saja.

• Jarak dan Perpindahan

Apakah Anda ingat pada saat Anda pergi menuju sekolah melewati jalan yang biasa Anda lalui. Tahukah Anda, seberapa jauh jarak yang sudah Anda tempuh dari rumah sampai menuju sekolah Anda? Berapa perpindahannya? Ke mana arahnya? Mungkin jawabannya dapat berbeda-beda antara Anda dengan teman Anda. Namun, tahukah Anda arti dari jarak dan perpindahan itu? Jarak dan perpindahan merupakan besaran Fisika yang saling terhubung dan keduanya mempunyai dimensi yang sama, namun mempunyai makna fisis yang berbeda. Jarak adalah besaran skalar, sedangkan perpindahan adalah besaran vektor.

Budi berlari dari A menuju B, selanjutnya berbalik menuju arah C. Jarak yang ditempuh oleh Budi merupakan panjang lintasan dari A menuju B, yaitu 15 m. Selanjutnya ditambah dari B menuju C, yakni 5 m, sehingga jarak keseluruhan yang ditempuh yaitu 20 m. Jarak yang dimaksud di sini yaitu panjang lintasan yang dilewati Budi dan tidak tergantung pada arah Budi berlari. 

Baca juga : Free Download Soal Pengukuran dan Pembahasan

Gimana dengan perpindahannya? Perpindahan Budi yaitu dari A menuju C. Kenapa demikian? Seperti yang sudah dipelajari sebelumnya, perpindahan adalah besaran vektor sehingga perpindahan Budi hanya dapat dilihat melalui perubahan kedudukannya. Awalnya di posisi A, selanjutnya berubah kedudukan akhirnya di C. Besar perpindahan Budi yaitu 10 m dan arahnya yaitu dari A ke C.

Contoh.

Sebuah mobil bergerak sejauh 80 km ke arah timur, kemudian berbalik arah sejauh 30 km ke arah barat.

Tentukan jarak dan perpindahan yang ditempuh mobil tersebut!

Jawab

Jarak yang ditempuh oleh mobil, yaitu sebesar 80 km menuju arah timur ditambah 30 km menuju arah barat. Secara matematis, dapat ditulis.

Jarak yang ditempuh = 80 km + 30 km = 110 km

Perpindahan mobil, yaitu posisi awal (A) menuju posisi akhir (C) dengan arah perpindahannya menuju arah timur. Besar perpindahannya yaitu

Perpindahan = 80 km – 30 km = 50 km

Sehingga, jarak yang ditempuh mobil itu yaitu 110 km dan perpindahannya sejauh 50 km. 

• Kelajuan dan Kecepatan

Pada saat Anda mengendarai mobil, pernahkah Anda perhatikan jarum penunjuk di speedometer? Menunjukkan nilai apakah yang terlihat di speedometer tersebut? Apakah kelajuan atau kecepatan? Dua besaran turunan tersebut sama apabila dilihat dari segi satuan dan dimensi, namun  bagaimana arti secara fisisnya berbeda. Tahukah Anda di mana posisi perbedaan fisisnya? Kecepatan merupakan besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar. Nilai yang terbaca pada speedometer yaitu nilai kelajuan sebuah mobil, karena yang terbaca hanyalah nilainya saja, sedangkan arahnya tidak ditunjukkan pada alat ukur tersebut.

1. Kelajuan Rata-rata

Pada saat Anda berlari pada suatu lintasan, pernahkah Anda rasakan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk melewati lintasan tersebut berubah-ubah? Misalnya, Anda bisa menempuh jarak 120 meter dalam waktu 60 detik, selanjutnya Anda mempercepat lari Anda sehingga bisa menempuh jarak 150 meter dalam waktu 60 detik. Karena energi dari Anda berkurang, Anda hanya dapat menempuh jarak 100 meter dalam waktu 120 detik sampai Anda berhenti. Kelajuan rata-rata lari Anda yaitu:

Kelajuan lari rata-rata Anda yaitu 1,54 m/s. Nilai kelajuan ini bukanlah kelajuan Anda setiap saat saat berlari, melainkan rata-rata atas kelajuan yang Anda punya selama proses berlari.

Kelajuan rata-rata yaitu jumlah jarak yang ditempuh pada selang waktu tertentu. Secara matematis, bisa ditulis melalui persamaan berikut.

Melaui persamaan kelajuan rata-rata menunjukkan bahwa tidak ada benda yang mempunyai kelajuan yang konstan atau tetap. Sebuah benda hanya mempunyai kelajuan rata-rata dari jumlah kelajuan yang di miliki selama selang waktu tertentu.

2. Kecepatan Rata-rata

Seperti pada 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 rata-rata adalah besarnya perpindahan sebuah benda dalam selang waktu tertentu. Secara matematis persamaan kecepatan rata-rata dapat dituliskan sebagai berikut.

Contoh soal. Eptanas

Grafik berikut menunjukkan bahwa kecepatan benda yang bergerak lurus dalam selang waktu 40 detik.  

Jarak yang ditempuh benda tersebut yaitu....

A. 600 m
B. 300 m
C. 450 m
D. 150 m
E. 375 m

Penyelesaian:

Jarak yang ditempuh benda sama dengan luas daerah yang ada pada grafik.

x = luas trapesium

   = jumlah sisi yang sejajar x 1/2 tinggi

   = (40 + 10) (1/2 . 10)

   = 375 m

berlaku pula untuk menentukan kecepatan rata-rata yang berupa persamaan dalam fungsi waktu. Misalnya, perpindahan sebuah benda dituliskan melalui persamaan x(t) = at² + bt + c, maka kecepatan rata-rata yang benda pada benda tersebut yaitu:

dengan X_n merupakan perpindahan benda saat t_n, dan X_n-1 merupakan perpindahan benda saat t_n-1.

Sebuah benda bergerak dengan mengikuti persamaan x = 2t² + 4t – 2. Diketahui x yaitu perpindahan yang ditempuh benda (dalam meter) dan t yaitu waktu tempuh (detik). Tentukanlah kecepatan rata-rata saat t = 1 s dan t = 2 s.

• Kelajuan dan Kecepatan Sesaat

Pada saat sebuah mobil bergerak dengan kelajuan tertentu, Anda akan melihat besarnya kelajuan mobil itu pada speedometer. Kelajuan sebuah mobil pada kenyataannya tidak ada yang tetap atau konstan, melainkan berubah-ubah. Namun, Anda bisa menentukan kelajuan pada saat waktu tertentu. Kelajuan yang dimaksud yaitu kelajuan sesaat. Kelajuan sesaat adalah besaran skalar, sedangkan kecepatan sesaat adalah besaran vektor. Oleh karena itu, kelajuan sesaat dikatakan juga sebagai nilai dari dari kecepatan sesaat. Kelajuan atau kecepatan sesaat berlaku untuk Δt yang mendekati nilai nol. Pada umumnya, konsep kelajuan serta kecepatan sesaat digunakan saat kejadian yang membutuhkan waktu yang sangat singkat. Misalnya, kelajuan yang terlihat pada speedometer. Kecepatan sesaat secara matematis bisa dituliskan sebagai berikut.

Gambar berikut ini melukiskan bahwa perjalanan dari A menuju C melalui B.

Jarak A ke B = 40 km ditempuh dalam waktu 0,5 jam, jarak B ke C = 30 km ditempuh dalam waktu 2 jam. Besar kecepatan rata-rata perjalanan itu yaitu ....

A. 95 km/jam
B. 48 km/jam
C . 35 km/jam
D. 28 km/jam
E. 20 km/jam

Penyelesaian:

Sumber : Sumber: Buku_Fisika_SMA_Kelas_X_Aip_Saripudin,_dkk

Terimakasih telah berkunjung ke Curahan Guru.🙏