Gerak Lurus – Pengertian, Jarak dan Perpindahan Contoh dan Aplikasinya – Di jalan raya kita dapat melihat kendaraan seperti sepeda. Becak, sepeda, sepeda motor, mobil atau bis berlalu lalang. Kendaraan-kendaraan tersebut dapat kita gunakan sebagai alat transportasi. Kita dapat menggunakan kendaraan-kendaraan tersebut untuk menempuh jarak tertentu atau mengangkut barang. Pada pembahasan berikut ini, kita akan membahas tentang gerak suatu benda.
A. Pengertian Gerak
Pernahkah anda mengamati benda-benda di sekitarmu? Benda-benda tersebut selain ada yang diam, ada juga yang bergerak. Batu-batu dipinggir jalan diam terhadap jalan kecuali jika batu tersebut ditendang oleh kaki, maka akan disebut benda bergerak. Rumah-rumah disekitar kita diam terhadap pohon-pohon di sekelilingnya. Serombongan orang berlari pagi dijalan raya, mereka bergerak terhadap jalan, batu-batu, rumah-rumah maupun pohon-pohon yang dilewatinya. Berdasarkan contoh-contoh tersebut, dapatkah anda menjelaskan kapan suatu benda dikatakan bergerak ?
Berdasarkan contoh-contoh di atas, maka suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami perubahan kedudukan terhadap titik tertentu. Titik tertentu yang digunakan sebagai acuan dari gerak suatu benda disebut titik acuan. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa gerak adalah perubahan posisi atau kedudukan suatu benda terhadap titik acuan selama waktu tertentu.
Simak Juga : Soal GLB dan GLBB dalam Bentuk Grafik [+Pembahasan]
B. Jarak Dan Perpindahan
Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh dalam selang waktu tertentu. Jarak merupakan besaran skalar yang tidak tergantung pada arah. Sementara perpindahan adalah perubahan kedudukan atau posisi dalam selang waktu tertentu.
Untuk memahaminya lebih lanjut coba perhatikan gambar berikut :
Jarak dan perpindahan mempunyai pengertian yang berbeda. Sebagai contoh:
Ibu Rina berjalan ke timur relatif terhadap rumahnya sejauh 4 km (dari A ke B) , kemudian berbalik arah dan bergerak sejauh 3 km ke barat (dari B ke C). Berdasarkan gerakan tersebut, maka Ibu Rina menempuh jarak 7 km(jarak AB + jarak BC). Sementara itu kedudukan Rina dari rumahnya adalah 1 km ke arah timur( yaitu dari A ken C). Kedudukan Ibu Rina terhadap rumahnya tersebut disebut perpindahan.
Dengan demikian, jarak didefinisikan sebagai panjang seluruh lintasan yang ditempuh, sedangkan perpindahan merupakan jarak dan arah dari kedudukan awal ke kedudukan akhir atau selisih kedudukan akhir dan kedudukan awal. Jarak yang ditempuh Ibu tina tidak memperhatikan arah sedangkan perpindahan Ibu tina memperhatikan arahnya. Jadi, jarak merupakan besaran skalar sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor.
- Vektor perpindahan AC : 1 km ke timur
- Vektor perpindahan AB : 4 km ke timur
- Vektor perpindahan BC : 3 km ke barat
Resultan Vektor perpindahan adalah
AC = AB + BC
= 4 km + (-3 km) = 1 km
C. Kecepatan Suatu Benda
Dalam perubahan gerak dikenal istilah kecepatan dan kelajuan. Kecepatan termasuk besaran vektor sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar.
Besaran vektor memperhitungkan arah gerak sedangkan skalar hanya memiliki besar tanpa memperhitungkan arah gerak benda. Kecepatan merupakan perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu.
Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
Contoh Soal
Seorang siswa berjalan dengan lintasan PQR dalam waktu 10 sekon. Tentukan kecepatan dan kelajuan siswa tersebut!
Jawaban :
Dari gambar dapat diketahui:
D. Kecepatan Rata-Rata
Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu-x dan posisinya dinyatakan dengan koordinat-x, secara matematis persamaan kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut :
E. Kelajuan Rata-Rata
Kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
Contoh Soal :
Agus berlari dari titik A pada posisi x1 = 2 m menuju ke arah kanan dan sampai pada posisi x2 = 7 m dititik B dengan melawati rute A-B-C-B. jika waktu yang digunakan adalah 2 sekon, berapakah kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata Agus?
Penyelesaian :
Seorang anak berlari menempuh jarak sejauh 400 m dalam waktu 50 sekon. Berapakah kelajuan rata-rata anak tersebut?
berdasarkan contoh di atas, terlihat perbedaan antara kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata. Kecepatan rata-rata ditentukan dengan melihat arah geraknya, sedangkan kelajuan rata-rata tidak bergantung pada arah geraknya.
F. Kecepatan Sesaat
Kecepatan sesaat merupakan kecepatan pada suatu waktu tertentu dari lintasanya. Berbeda dengan kelajuan sesaat. Kecepatan sesaat harus disertai dengan arah gerak benda. Kecepatan sesaat dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut :
untuk mengetahui kecepatan sesaat dari sebuah benda yang bergerak, perhatikan gambar berikut.
jika selang waktu dipertkecil terus menerus sehingga titik B mendekati titik A, Δx/Δt mendekati suatu nilai tertentu pada saat selang waktu (Δt) mendekati nol, harga Δx/Δt disebut kecepatan sesaat v dititik A. Arah kecepatan sesaat di suatu titik searah dengan garis singgung di titik tersebut. Kecepatan sesaat sering disebut dengan kecepatan benda, dapat dirumuskan sebagai berikut :
G. Kelajuan Sesaat
Kelajuan sesaat dari suatu benda yang sedang bergerak adalah kelajuan benda itu pada selang waktu yang sangat kecil (mendekati nol). Misalkan pada mobil, kelajuan sesaat dapat dianggap sama dengan penunjukan jarum spidometer (alat pengukur kelajuan), yang dapat dilihat pada saat mobil sedang bergerak. Kelajuan sesaat dapat didefinisikan sebagai berikut :
Kelajuan sesaat tidak ditentukan oleh arah gerak suatu benda. Jadi kelajuan sesaat merupakan besaran skalar.
Contoh soal :
Perhatikan dari grafik berikut tentukanlah kecepatan sesaat dari sebuah benda antara titik P dan Q dalam selang waktu t = 6 ms dan t = 8 ms
H. Percepatan Suatu Benda
Suatu benda akan mengalami percepatan apabila benda tersebut bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan dalam selang waktu tertentu. Misalnya ada sebuah batu yang menggelinding dari atas bukit memiliki suatu kecepatan yang semakin lama semakin bertambah selama geraknya.
Batu yang menggelinding tersebut dikatakan dipercepat. Jadi percepatan adalah perubahan kecepatan tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagi berikut :
percepatan merupakan besaran vektor, sehingga ditentukan oleh nilai dan arah gerak suatu benda. Percepatan dapat bernilai positif (+a) dan bernilai negatif (-a) bergantung pada arah perpindahan dari gerak tersebut.
Percepatan yang bernilai negatif (-a) sering disebut dengan perlambatan. Pada kasus perlambatan, kecepatan v dan percepatan a mempunyai arah yang berlawanan. Perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu, di mana selang waktu sangat kecil atau mendekati nol merupakan definisi dari percepatan sesaat.
Nilai percepatan sesaat dapat juga disebut perlajuan. Berbeda dengan percepatan suatu benda yang ditentukan oleh nilai dan arah gerak suatu benda, maka perlajuan yang tidak bergantung pada arah gerak. Perlajuan merupakan erubahan laju benda terhadap perubahan waktu. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
I. Percepatan rata-rata
Percepatan rata-rata didefinisikan sebagai perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu selama benda bergerak. Secara matematis, percepatan rata-rata dapat dirumuskan sebagai berikut :
Percepatan rata-rata memiliki nilai dan arah, perhatikan gambar berikut !
Berdasarkan grafik diatas menunjukkan hubungan antara perubahan kecepatan terhadap waktu adalah linier. Artinya perubahan kecepatan (Δv) pada setiap ruas di dalam grafik dibagi dengan selang waktu
(Δt) akan menghasilkan sebuah nilai tetap. Yang disebut percepatan rata-rata. Percepatan rata-rata dari grafik tersebut dapat di tuliskan sebagai berikut :
Contoh soal :
Suatu mobil bergerak pada jalan lurus. Pada detik pertama, mobil bergerak dengan kecepatan 7 ms-1. Pada detik kedua kecepatannya menjadi 9 ms-1. Berapakah percepatan rata-rata mobil tersebut?
Jawab
J. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Pernahkah anda mengamati bagaimana jalannya kereta api? Lintasannya gais lurus, para bola atau lingkaran? Gerak suatu benda dalam lintasan lurus disebut gerak lurus. Sebuah mobil melaju di jalan raya yang lurus merupakan contoh gerak lurus, buah kelapa yang jatuh dari pohonnya adalah contoh gerak lurus.
Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap dikatakan melakukan gerak lurus beraturan. Syarat yang harus dipenuhi agar benda bergerak lurus beraturan adalah :
- arah gerak benda tetap jadi lintasannya lurus
- kelajuan benda tidak berubah
Pada gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama pula. Sebagai contoh, mobil yang melaju menempuh jarak 2 meter dalam waktu 1 detik, maka satu detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya.atau dengan kata lain perbandingan jarak dengan selang waktu selalu konstan atau kecepatannya konstan. Pada gerak lurus beraturan (GLB) kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan karena lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang ditempuh besarnya sama.
Dalam GLB, secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
Pada GLB, kecepatan gerak benda adalah tetap. Seperti terlihar pada gambar di bawah, benda bergerak dengan kecepatan tetap v ms-1. Selama t sekon maka jarak yang ditempuh adalah s = v x t. Jarak yang ditempuh benda tersebut dalam suatu grafik v-t pada GLB adalah sama dengan luas daerah yang diarsir.
K. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatannya berubah secara teratur tiap detik. Kalian tentunya masih ingat bahwa perubahan kecepatan tiap detik adalah percepatan. Dengan demikian pada GLBB, benda mengalami percepatan secara teratur atau tetap. Hubungan antara besar kecepatan (v) dengan waktu (t)
pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ditunjukkan pada grafik di bawah ini.
Jika v0 menyatakan kelajuan benda mula-mula
dan
vt menyatakan kelajuan benda pada waktu t
, maka kelajuan rata-rata benda (ṽ)
dapat dituliskan berikut ini:
s menyatakan jarak yang ditempuh benda yang bergerak dengan percepatan tetap a selama waktu t dari kedudukannya mula-mula.
Grafik hubungan s-t ditunjukkan pada gambar a. Adapun grafik perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu ditunjukkan pada gambar b, sedangkan grafik hubungan antara percepatan terhadap waktu adalah pada gambar c.
Sudah selesai membaca materi ini ? Ayo lihat dulu Daftar Materi Fisika
