UNIT III

KINEMATIKA GERAK LURUS

Siti Fatimah,Spd

11016418413895

PENDAHULUAN

Dalam bab ini mempelajari tentang gerak lurus , gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Setelah mempelajari bab ini diharapkan memiliki kompetensi :

1. Mendeskripsikan gerak lurus, gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan dalam kehidupan sehari-hari

2. Memahami besaran-besaranfisika pada gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

A.Gerak Lurus

Kinematika gerak lurus mempelajari tentang gerak dan peubahan gerak suatu benda tanpa meninjau penyebabnya. Benda dikatakan bergerak jika benda tersebut mengalami perubahan kedudukan terhadap suatu titik acuan. Pada gerak lurus, benda akan bergerak secara garis lurus.

1.Jarak (s) dan perpindahan (∆s)

Jarak adalah panjang lintasan yang di tempuh. Perpindahan adalah perubahan kedudukan suatu benda dihitung dari kedudukan awal dan kedudukan akhirnya. Perpindahan merupakan besaran vector.

Persamaan perpindahan :

∆s = s2 – s1

Keterangan: S1 = jarak semula (m)

S2 = jarak akhir (m)

Contoh :

Diilustrasikan suatu benda bergerak 70 meter ke timur kemudian berbalik ke barat sejauh 30 meter. Jarak (distance) yang ditempuh benda di atas adalah 100 meter ditunjukkan oleh garis putus-putus, sedangkan perpindahannya (displacement) 40 meter, ditunjukkan garis sambung, ke arah timur.

Gambar 3.1

Perpindahan bergantung pada arah gerak, bila arah gerak ke kanan maka perpindahannya positif (+). Sebaliknya bila arah gerak ke kiri maka perpindahannya negative (-).

2.Kelajuan dan kecepatan

a. Kelajuan dan Kecepatan

Kelajuan adalah jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Kelajuan merupakan besaran scalar.

Kelajuan dapat diukur dengan beberapa alat, antara lain :

(1) Speedometer : untuk mengukur kelajuan kendaraan bermotor. Alat ini terdapat pada mobil, sepeda motor dan lain-lain.

(2) Anemometer : untuk mengukur kelajuan angin.

(3) Venturimeter : untuk mengukur kelajuan aliran fluida.

Dimana : V = kelajuan ( m/s) S = Perpindahan (m) t = Waktu (sekon)

Kecepatan adalah perpindahan tiap satuan waktu. Kecepatan merupakan besaran vector.

Dimana: v = kecepatan (m/s)

∆s = perpindahan (m)

∆t = waktu (s)

Sedangkan kecepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perpindahan benda dengan selang waktunya

V = =

Keterangan : v = kecepatan rata-rata

3. Percepatan dan Perlajuan

Percepatan didefinisikan sebagai laju perubahan kecepatan terhadap waktu. Jika kecepatan awal benda Vo dan berubah menjadi V selama interval waktu t, maka percepatannya a dirumuskan sebagai :

keterangan : a = percepatan benda (m/s2)

V = interval kecepatan (m/s)

t = interval waktu (t)

Gambar 3.2 grafik jarak terhadap waktu untuk gerak lurus beraturan

Mari kita lihat table di atas grafik antara kecepatan sesaat terhadap waktu seperti pada gambar semua titik berada pada garis lurus, jadi v berbanding lurus dengan t. Jika percepatan merupakan besaran vector maka perlajuan merupakanbesaran scalar.

Contoh soal :

Jika mobil bergerak dengan kecepatan dan waktu seperti gambar grafik 3.2 . Berapa percepatan yang dialami mobil tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui : V2 = 78 m/s t2 = 2 s

V1 = 74 m/st1 = 1 s

a = v2 – v1/ t2-t1

= (78 – 74)/(2-1)

= 4 m/s2

B. Gerak Lurus Beraturan

Gerak lurus beraturan didefinisikan sebagai gerak suatu benda dengan lintasan lurus dan kecepatan tetap.

Keterangan :

s = jarak tempuh (m)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

Gambar 3.3 grafik jarak terhadap waktu untuk gerak lurus beraturan

Jika dijadikan diagram adalah sebagai berikut :

Ciri – Ciri Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Suatu benda dikatakan bergerak lurus beraturan, jika :

1. Benda tersebut bergerak dengan kelajuan tetap atau tidak ada perubahan kecepatan terhadap waktu., maka percepatannya nol.

2. Benda tersebut berada pada lintasan yang lurus.

Contoh soal :

Seorang pelari mampu berlari dengan kecepatan tetap 18 km/jam dalam waktu 10 menit. Berapa meter jarak yang ditempuh dalam selang waktu tersebut?

Penyelesaian :

Diketahui : v = 18 km/jam = 18000/3600 m/s = 5m/s

t = 10 menit = 600 s

maka, s = v.t

= 5m/s . 600 s

= 3000 m

Jadi jarak yang ditempuh dalam selang waktu 10 menit adalah 3000 m.

C. Gerak Lurus Berubah Beraturan

Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan adalah gerak benda dengan lintasan yang lurus dan kelajuannya mengalami perubahan yang sama setiap satu sekon.Berdasarkan kelajuan benda ada dua macam Gerak Lurus Berubah Beraturan, yaitu

• Bila kelajuan benda bertambah dengan nilai yang sama setiap sekonnya, maka disebut Gerak Lurus dipercepat Beraturan.

• Bila kelajuan benda berkurang dengan nilai yang sama setiap sekonnya , maka disebut Gerak Lurus Diperlambat Beraturan.

Dari penggolongan tersebut, maka muncul besaran lainnya, yaitu Percepatan.Percepatan adalah perubahan kecepatan persatuan waktu .Dapat dirumuskan :

atau

Ciri – Ciri Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Untuk memperlihatkan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) kita gunakan pewaktu ketik atau ticker timer.

Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk mengetahui GLBB dipercepat adalah pewaktu ketik, mobil mainan, papan dan penumpu. Posisi mobil mainan adalah arah menurun.

Dari percobaan tersebut menghasilkan tanda ketikan yang jaraknya semakin besar dengan perubahan secara teratur.

Apa yang terjadi jika mobil bergerak dijalan yang menanjak, kita lakukan percobaan berikut :

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa Gerak mobil dengan kelajuan bertambah atau berkurang secara teratur disebut gerak lurus berubah beraturan.

Perbandingan perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu menyatakan percepatan. Percepatan gerak pada grafik di atas:

Grafik Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Grafik tersebut adalah kecepatan terhadap waktu ( v – t). Tampak pada grafik bahwa mobil A yang bergerak dengan percepatan lebih besar ditunjukkan dengan kemiringan lebih besar. Jadi dapat kita simpulkan bahwa makin besar kemiringan grafik kecepatan terhadap waktu maka makin besar percepatan benda.

D. Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas yaitu gerak benda dengan arah selalu menuju ke pusat bumi tanpa adanya kcepatan awal. Benda yang jatuh (misalkan buah kelapa yang jatuh dari pohonnya) merupakan contoh gerak jatuh bebas. Gerak jatuh bebas mendapat percepatan dari percepatan gravitasi bumi.

Persamaan : v = g.t

S = y = ½.g.t

Waktu (t) yang di butuhkan benda itu sampai ke tanah :

Kecepatan (Vt) benda yang ketika sampai di tanah :

dengan h = ketinggian benda jatuh

g = percepatan gravitasi

Contoh soal :

Sebuah bola dija ?tuhkan dari sebuah tempat

Dengan ketinggian 100 m. Berapa ketinggian

Dari permukaan tanah setelah 1 sekon, 2 sekon

Dan 3 sekon ?

Penyelesaian :

Diketahui :

a = g = 9,8 m/s2

Vo = 0 m/s

Y = 100 m – ½ g t 2

Setelah 1 sekon :

Y1 = 100 m – ½ (9,8 m/s2) (1 s)2

Y1 = 95,1 m

Setelah 2 sekon :

Y2 = 100 m – ½ (9,8 m/s2) (2 s)2

Y2 = 80,4 m

Setelah 3 sekon :

Y3 = 100 m – ½ (9,8 m/s2) (3 s)2

Y3 = 55,9 m

Rangkuman

Jarak adalah panjang lintasan yang di tempuh. Perpindahan adalah perubahan kedudukan suatu benda dihitung dari kedudukan awal dan kedudukan akhirnya. Perpindahan merupakan besaran vector.

Kelajuan adalah jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu. Kelajuan merupakan besaran scalar.

Kecepatan adalah perpindahan tiap satuan waktu. Kecepatan merupakan besaran vector.

Sedangkan kecepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perpindahan benda dengan selang waktunya

V = =

Keterangan : v = kecepatan rata-rata(m/s) t = interval waktu (s)

s = interval jarak (m)

Percepatan didefinisikan sebagai laju perubahan kecepatan terhadap waktu. Jika kecepatan awal benda Vo dan berubah menjadi V selama interval waktu t, maka percepatannya a dirumuskan sebagai :

keterangan : a = percepatan benda (m/s2)

v = interval kecepatan (m/s)

t = interval waktu (s)

Gerak lurus beraturan didefinisikan sebagai gerak suatu benda dengan lintasan lurus dan kecepatan tetap.

Keterangan :

s = jarak tempuh (m)

v = kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

Gerak Lurus Berubah Beraturan adalah gerak benda dengan lintasan yang lurus dan kelajuannya mengalami perubahan yang sama setiap satu sekon.

Gerak jatuh bebas yaitu gerak benda dengan arah selalu menuju ke pusat bumi tanpa adanya kecepatan awal.

v = g.t

S = y = ½.g.t

Waktu (t) yang di butuhkan benda itu sampai ke tanah :

dengan h = ketinggian benda jatuh

g = percepatan gravitasi

Evaluasi

Pilih satu jawabannya yang tepat

1.Setiap benda yang bergerak secara beraturan dalam suatu lintasan berbentuk lingkaran, maka…..

A. vector kecepatannya tetap

B. vector percepatannya tetap

C. gaya radialnya tetap

D. momentum linearnya tetap

E. semua jawaban di atas salah

2. V (m/s) Gambar disamping merupakan sebuah

60 grafik grafik GLBB. Percepatan yang

dimiliki benda itu adalah ……..

a. 20 m/s2

b. 30 m/s2

c. 40 m/s2

2 t (s) d. 50 m/s2

e. 60 m/s2

3. Di antara macam-macam gerak di bawah ini yang termasuk gerak lurus beraturan adalah….

A. arah gerak dengan percepatan selalu tetap

B. arah gerak dengan perubahan kecepatan selalu tetap

C. arah gerak dengan kecepatan selalu tetap

D. arah gerak tetap dengan perubahan kecepatan tidak tetap

E. arah gerak menurut garis singgung lintasan dan kecepatan selalu tetap

4. Benda jatuh bebas adalah benda yang memilki

1. Kecepatan awal nol

2. Percepatan = percepatan gravitasi

3. arah percepatan kea rah pusat bumi

4. besar percepatan tergantung dari massa benda

Pernyataan di atas yang benar adalah…..

A. 1,2 dan 3

B. 1,2,3 dan 4

C. 1,3,4

D. 2,34

E. 2 dan 4

5. Satuan dari percepatan adalah…

A. meter

B. sekon

C. m/s

D. m/s2

E. s/m

Jawablah pertayaan di bawah ni !

1. Setelah benda bergerak lurus beraturan dalam selang waktu 6 detik menempuh jarak 60 meter. Tentukan kecepatan benda itu!

2. Seorang pelari mengelilingi suatu stadion yang jaraknya 2 km dalam waktu 30 menit.

Tentukan: a. laju rata-rata pelari

b. kecepatan rata-rata pelari

3. Sebuah mobil yang semula bergerak sepanjang garis lurus dengan kecepatan awal 12m/s dipercepat dengan percepatan konstan dan menempuh jarak 320 meter dalam waktu 20 detik.

Tentukan : a. Kecepatan rata-rata mobil

b. Kecepatan akhir mobil

c. Percepatan mobil

4. Sebuah sepeda motor yang semula bergerak dengan kecepatan awal 20m/s dipercepat secara meratamenjadi 25m/s sewaktu menempuh jarak 75 m.

Tentukan : a. Percepatan sepeda motor

b. Waktuyang dibutuhkan supaya kecepatan menjadi 35 m/s dari saat mulai di percepat

5. Sebuah mobil yang sedang bergerak dengan laju 30m/s diperlambat secara merata dengan perlambatan sebesar 5m/s2 selam 2 detik.

Tentukan : a. jarak yang di tempuh mobil selama 2 detik

b. laju mobil di akhir detik kedua

c. laju rata-rata selama 2 detik.

Jawaban

1. 10 m/s

2. a. 4 Km/jam

b. 0 Km/jam

3. a. 16 m/s

b. 20 m/s

c. 0,4 m/s

4. a. 1,5 m/s

b. 10 m/s

5. a. 50 m

b. 20 m/s

c. 25 m/s

Daftar Pustaka

E. Suherman, 2011, Super Mudah Memahami Fisika, Jakarta:EPSILON Grup

Efrizon Umar, 2007, Fisika dan Kecakapan Hidup, Jakarta: Ganeca exact.