A. Gerak, Jarak, danPerpindahan

B. Kelajuan danKecepatan

C. Percepatan

D. Gerak LurusBeraturan

E. Gerak LurusBerubahBeraturan

Gerak Lurus

45

menganalisis besaran Fisika pada gerak dengan kecepatan dan percepatankonstan

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik.

Hasil yang harus Anda capai:

Pengaturan kecepatan yang tepat pada sebuah kereta api akanmengefektifkan waktu tempuh yang diharapkan.

Bab

3Sumber: www.google-images.com

46 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

A. Gerak, Jarak, dan Perpindahan

1. Perpindahan Sepanjang Sumbu-x

Gambar 3.1Pesawat bergerak terhadaplandasan. Dapatkah pesawat

tersebut dikatakan diam?

Sumber: www.portalbrasil.com

Tes Kompetensi Awal

47Gerak Lurus

Gambar 3.3Perpindahan sepanjang sumbu-xnegatif.

Contoh 3.1

Perpindahan merupakan besaranvektor, dan jarak merupakan besaranskalar.

Ingatlah

Gambar 3.2Perpindahan sepanjang sumbu-xpositif.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

A (m)B

arah gerak

Sebutkan peristiwa-peristiwa disekitar Anda yang melibatkankonsep perpindahan dan jarak.

Tantanganuntuk Anda

A C

bergerak ke arah x negatif kedudukan awalkedudukan akhir

B

posisi awal (x1)posisi akhir (x2)

–4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4

A C

posisi awal (x1) posisi akhir (x2)

kedudukan awal kedudukan akhir

B

bergerak ke arah x positif

–4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4

48 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

Tes Kompetensi Subbab A

B. Kelajuan dan Kecepatan

2 2(6) (8)

Contoh 3.2

6 m

8 m

AB

C

x

Kata Kunci• jarak• perpindahan

49Gerak Lurus

1. Kelajuan Rata-Rata (Besar Kecepatan Rata-Rata)

Gambar 3.4Alat ukur kelajuan (speedometer)pada sepeda motor.

Gambar 3.5Grafik jarak s terhadap waktu tdari benda A dan benda B.

Mari Mencari Tahu

Jarak (s)

Benda A

Benda B

Waktu( t)

Contoh 3.3

50 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

2. Kelajuan Sesaat (Besar Kecepatan Sesaat)

0limt

s

t

3. Kecepatan Rata-Rata

Contoh 3.4

Dengan mengendarai mobil,Melisa menempuh jarak sejauhz km dengan kecepatanx km/jam. Jika Melisa pulangkembali dengan menempuh jarakyang sama dengan kecepatan ykm/jam, berapakah kecepatanpulang dan pergi Melisa?

Tantanganuntuk Anda

51Gerak Lurus

Contoh 3.5

4. Kecepatan Sesaat

tGambar 3.6Grafik kecepatan sesaat

Waktu (t)

Kedudukan (y)

y

Tes Kompetensi Subbab B

Mari Mencari Tahu

Kata Kunci• speed• velocity• kelajuan rata-rata

( 6 m) (6 m)

10s 2s

Seekor semut berjalan di lintasanlurus yang dianggap sebagaisumbu-x.Persamaan perpindahan semutpada sumbu-x adalahx = 4t2 + 10t – 2, dengan x dalammm dan t dalam sekon.Hitung kecepatan rata-rata semuttersebut pada selang waktu antarat = 1s dan t = 2 s.

Tantanganuntuk Anda

t

52 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

C. Percepatan

Gambar 3.7Hasil ketikan pada pewaktu ketik:

(a) untuk gerak lurus beraturan(kecepatan tetap);

(b) untuk gerak lurus berubahberaturan (percepatan tetap).

(a)

(b)

t

1. Percepatan Rata-Rata

Aktivitas Fisika 3.1

Percepatan Benda Jatuh Bebas

Tujuan PercobaanMemahami gerak benda yang mengalami percepatan.

Alat-Alat Percobaan1. Pewaktu ketik (ticker timer)2. Pita pewaktu ketik3. Benda (bola, penghapus papan tulis, atau bolpoin)

Langkah-Langkah Percobaan1. Susun alat seperti pada gambar berikut .

2. Nyalakan pewaktu ketik.3. Lepaskan benda agar terjatuh menuju lantai. Upayakan agar pita tidak

terhambat pewaktu ketik4. Bagaimana jejak pewaktu ketik pada pita? Apa yang menyebabkan benda jatuh?5. Kesimpulan apa yang Anda peroleh dari percobaan tersebut?

53Gerak Lurus

t

t

t

trolitali

bebanw

Gambar 3.8Troli dihubungkan dengan bebanmelalui tali.

�

� �� ��

Gambar 3.9Kecepatan sesaat sebagai fungsi waktu.

2 1

2 1

at t

2 m/s 10 m/s

2 s 1s

Contoh 3.6

O Waktu (s)

Kecepatan v (m/s)

v3

v1

t1 t2 t3

A

Bv2

C

54 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

0t

2. Percepatan Sesaat

t

Gambar 3.10Grafik kecepatan terhadap waktu.

Waktu (t)

Kecepatan

B

A

t

v

t

3. Besar Percepatan

Gambar 3.11Perlajuan berbeda

dengan percepatan.

A

v = 60 km/jam

v = –60 km/jam

B

Tes Kompetensi Subbab C

Kata Kunci• ticker timer• percepatan• perlambatan

55Gerak Lurus

D. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

t(s)

x(m)

A

B

920

18

32

2

1

Gambar 3.12Grafik kecepatan terhadap waktupada gerak lurus beraturan.

t (s)

v (m/s)

s = vt

Gambar 3.13Grafik jarak terhadap waktu

v2

v1

t (s)

s (m)

2

1

Contoh 3.7

t (s)

v (m/s)

12

1 2 3 4 5 6

s

56 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

Tes Kompetensi Subbab D

60

t (menit)

v (m/s)

40

20

90 180 270

t (sekon)

v (m/s)

s

12

Jarak kota Banda Aceh ke kotaMedan adalah 360 km. Sebuahmobil bergerak dari kota BandaAceh ke kota Medan dengankecepatan rata-rata 20 km/jam.Satu jam kemudian, mobil lainbergerak dari kota Medan ke kotaBanda Aceh dengan kecepatan20 km/30 menit. Setelah berapakilometerkah dari kota Medankedua mobil itu bertemu?

Tantanganuntuk Anda

Tentukan:a. kecepatan gerak benda;b. besarnya perpindahan benda

setelah bergerak selama 10 s.

Gambar berikut menunjukkangrafik (s – t) dari sebuah benda yangbergerak lurus beraturan.

15

180

t (s)

s (m)

o)

Tantanganuntuk Anda

Contoh 3.8

57Gerak Lurus

t (s)

s (m)

6

24

E. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gambar 3.14Grafik v – t pada gerak lurusberubah beraturan.

t (s)

v (m/s)

vt

v0

t

s

v

58 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

Gambar 3.15Grafik s – t dari

(a) percepatan a > 0(b) percepatan a < 0

(a)

(b)

t (s)

t (s)

s (m)

s (m)

Gambar 3.16Grafik v – t gerak lurus

diperlambat beraturan.

t (s)

v (m/s)

v0

0

Sebutkan contoh-contoh gerakyang termasuk GLB dan GLBB,masing-masing tiga buah.

Tantanganuntuk Anda

59Gerak Lurus

1. Gerak Jatuh Bebas

��� ���

�

� � � �

�

� �

�

Contoh 3.9

Contoh 3.10

Sebuah mobil bergerak dengankelajuan 10 m/s. Tiba-tiba mobiltersebut direm sehinggamengalami perlambatan 5 m/s. Jarakyang ditempuh mobil sampaiberhenti adalah ....A. 10 m D. 25 mB. 15 m E. 30 mC. 20 m

UMPTN, 1999

PembahasanDiketahui:v

0= 10 m/s

a = 5 m/s2

Mobil direm hingga berhenti,berartiv

t = 0

vt2 = v

02 – 2 a s

s = 2 2

2

10 m/s 0

2 5 m/s

s = 2 2

2

100 m /s

2 5 m/s

= 10 mJadi, jarak yang ditempuh mobilsampai berhenti adalah 10 m.

Jawaban: a

Pembahasan Soal

60 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

Gambar 3.18(a) Bulu ayam dan batu dijatuhkan di

dalam tabung berisi udara.(b) Bulu ayam dan batu dijatuhkan di

dalam tabung hampa udara.

(a) (b)

Gambar 3.19Sebuah benda dijatuhkan dari

ketinggian h.

h0

v s

ht

Gambar 3.17Sekelompok penerjun membentuk

pola diamond.

61Gerak Lurus

h0

v s

ht

air kolam

Contoh 3.11

Contoh 3.12

Informasiuntuk Anda

Konon, Galileo menjatuhkanbenda-benda yang beratnyaberbeda-beda dari puncak MenaraCondong Pisa, kemudianmembandingkan gerak jatuhnya.Galileo menemukan bahwa benda-benda yang beratnya berbeda-bedatersebut, ketika dilepaskan padasaat yang sama, jatuh bendabersamaan dan mengenai tanahpada saat yang sama.

Galileo is said to have droppedobjects of various weight from thetop of the Leading Tower of Pisa andcompared their falls. He found thatobjects of various weights, whenreleased at the same time, falltogether and hit the ground at thesame time.

Sumber: Conceptual Physics, 1998

Information for You

62 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

2. Gerak Vertikal ke Atas

Gambar 3.20Gerak vertikal ke atas merupakan

gerak diperlambat.

1

2

Gambar 3.21Grafik v – t dari benda yang

dilemparkan ke atas, lalu jatuhkembali ke titik semula.

v (m/s)

t(s)0

titik m

inim

um

1

21

2

02

63Gerak Lurus

Pada waktu bersamaan, dua buahbola dilempar ke atas dengankelajuan masing-masing v

1 = 10 m/s

(bola I) dan v2 = 20 m/s (bola II). Jarak

antara kedua bola pada saat bola Imencapai titik tertinggi adalah ....a. 30 mb. 25 mc. 20 md. 15 me. 10 m

UMPTN, 1997

PembahasanTinggi maksimum bola I:

h1maks

= 2

1

2v

g=

2

2

10m/s

2 10m/s

= 5 mWaktu yang diperlukan bola I untukmencapai tinggi maksimum adalah

t1 = 1v

g=

2

10 m/s10 m/s

Ketinggian bola II pada saatt

1= 1 s adalah

h2= v

2t

1 –

1

2gt

1

= (20 m/s)(1s) –1

2(10 m/s2) (1s)2

= 20 m – 5 m = 15 mJarak bola II dengan bola I adalah

h = h2– h

1

= 15 m – 5 m = 10 mJawaban: e

Pembahasan Soal

Contoh 3.13

0

64 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

1

21

2

2

2

(20 m/s)

2 10m/s

2

2 30 m/s

10m/s

2

2

(30m/s)

2 10 m/s

1

21

2

1

21

2

Contoh 3.14

Benda a dan B masing-masingmassanya m

A dan m

B. Pada saat

bersamaan, dilepaskan dariketinggian yang sama. Jika waktuuntuk sampai di tanah masing-masing t

A dan t

B, pernyataan yang

benar adalah ....a. t

A > t

B, jika m

A > m

B

b. tA < t

B, jika m

A < m

B

c. tA

tB, tidak dipengaruhi massa

d. tA > t

B, jika m

A < m

B

e. tA < t

B, jika m

A > m

B

UMPTN , 1997

PembahasanPersamaan umum gerak jatuh bebasadalah

y =

1

2gt2

sehingga

y =

2yg

Dari persamaan tersebut, jelasbahwa waktu yang diperlukanbenda untuk sampai di tanah tidakdipengaruhi oeh massa, tetapi hanyabergantung pada ketinggiandengan menganggap gesekan udaradiabaikan.

Jawaban: c

Pembahasan Soal

Tes Kompetensi Subbab E

65Gerak Lurus

t (s)

s (m)

44

20

Rangkuman

v (m/s)

6

t (s)0 2 6 9

66 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

Peta Konsep

Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda memperolehmanfaat, di antaranya Anda mengetahui besaran-besaran yang terdapat pada sebuah benda yangsedang bergerak. Ceritakan di depan kelas manfaatyang Anda peroleh setelah mempelajari bab ini. Bagian

Refleksi

manakah dari materi bab ini yang Anda anggap sulit?Diskusikan dengan teman Anda atau tanyakan kepadaguru Anda materi yang Anda anggap sulit tersebut.Lengkapilah rangkuman jika Anda menganggap adamateri yang belum terangkum.

67Gerak Lurus

v (m/s)

t (s)0 3

4

13

Tes Kompetensi Bab 3

t (s)

v (m/s)

t (s)

v (m/s) s(m)

s (m)

t(s)

v (m/s)

s (m)

t (s)6

24

0v(m/s)

t(s)0

2 4 6 8 10 12

5

10

s (m)

t (s)0

B

A

t(s)

t(s)

68 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas X

y

t0

y

t0y

t0

y

t0y

t0

t (s)

v (m/s)

0 10

50

t (s)

v Ketut

v Made

5 12

s (m)