2 Gerak Lurus Beraturan GLB1

SERI EBOOK GURUMUDA

Alexander San Lohat | © 2008 ‐ 2011

Gerak Lurus Beraturan

Edisi Kedua

Untuk SMA kelas X

(Telah disesuaikan dengan KTSP)

Lisensi Dokumen : Copyright © 2008‐2011 GuruMuda.Com Seluruh dokumen di GuruMuda.Com dapat digunakan dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari GuruMuda.Com.

Penulis

Alexander san lohat

(san)

http://www.gurumuda.com

1

SERI EBOOK GURUMUDA

Alexander San Lohat | © 2008 ‐ 2011 http://www.gurumuda.com

2

Contact Person

Anda bisa menghubungi saya melalui beberapa jalur di bawah :

Blog : http://www.gurumuda.com

Email : [email protected]

Testimonial dan Saran

Apapun pendapat anda mengenai tulisan saya, silahkan memberikan testimonial atau saran konstruktif demi pengembangan ebook ini menjadi lebih baik. Testimonial atau saran yang

bersifat membangun dari anda bisa dikirim ke email berikut :

[email protected]

Terima kasih atas partisipasi anda

http://www.gurumuda.com/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

SERI EBOOK GURUMUDA


3

Materi Pembelajaran :

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Tujuan Pembelajaran :

Kompetensi Dasar :

Menganalisis besaran fisika pada Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Indikator :

1. Menganalisis besaran‐besaran fisika pada gerak dengan kecepatan konstan 2. Menganalisis grafik gerak lurus dengan kecepatan konstan

Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harus mencapai Kompetensi dasar dan Indikator tersebut. Kalau tidak bisa, ntar dapat nilai merah :) alias tidak lulus. Nah, kali ini Gurumuda membimbing dirimu untuk bisa mencapai tujuan pembelajaran di atas.

Selamat Belajar ☺

SERI EBOOK GURUMUDA


4

Pengetahuan Prasyarat

Sebelum mempelajari materi Gerak Lurus Beraturan, terlebih dahulu kita pahami beberapa konsep dasar yang akan selalu digunakan dalam pembahasan mengenai Gerak Lurus Beraturan. Ini merupakan pengetahuan prasyarat, maksudnya kalau konsep tersebut tidak dipahami dengan baik dan benar maka ketika mempelajari materi Gerak Lurus Beraturan, dirimu akan kebingungan… langsung saja ya…

Kerangka Acuan

Apabila kita mengukur posisi, jarak atau kelajuan suatu benda maka kita berpatokan pada suatu kerangka acuan. Misalnya ketika saya berada di atas mobil yang bergerak dengan laju 60 km/jam, sebenarnya saya sedang bergerak di atas permukaan bumi, sehingga kelajuan mobil tersebut berpatokan pada permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Atau ketika saya berada di dalam kereta api yang bergerak dengan kelajuan 60 km/jam, saya melihat seorang yang berjalan ke arah saya, misalnya dengan kelajuan 5 km/jam. Laju orang yang berjalan tersebut sebenarnya ditetapkan dengan berpatokan pada kereta api sebagai kerangka acuan, sedangkan laju kereta sebesar 60 km/jam berpatokan pada permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Apabila orang tersebut berjalan searah dengan kereta api maka kelajuan orang tersebut 65 km/jam terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuan. Dalam kehidupan sehari‐hari, ketika menyebutkan kelajuan suatu gerak benda, maksud kita sebenarnya terhadap permukaan bumi sebagai kerangka acuannya, hanya hal tersebut jarang dikatakan.

Kedudukan alias posisi

Kedudukan yang dimaksudkan di sini tidak sama dengan kata kedudukan yang digunakan dalam kehidupan sehari‐hari. “Ayah saya punya pangkat dan kedudukan”… bukan seperti ini. Arti “kedudukan” dalam fisika sedikit berbeda. Dalam fisika, kedudukan menyatakan posisi atau letak suatu benda (atau manusia) pada suatu saat tertentu terhadap suatu titik acuan. Misalnya sekarang anda berada di rumah. Jika satu jam kemudian anda berada di sekolah, maka kedudukan atau posisimu sudah berubah.

Untuk lebih memahami konsep titik acuan, kedudukan, posisi, jarak dan perpindahan, pelajari pembahasan soal di bawah ini :

SERI EBOOK GURUMUDA


Setelah mengeluarkan mobil dari garasi dan menyalakan mesin, ayah mengendarai mobil ke arah utara sejauh 100 meter. Gambarkan perjalanan ayah dalam sumbu koordinat…

Dalam fisika, kita sering menggambar sumbu koordinat untuk menyatakan kedudukan/posisi, jarak, perpindahan atau suatu gerakan tertentu. Biasanya titik 0 pada sumbu koordinat dipilih sebagai titik acuan. Posisi sepanjang sumbu x biasanya dianggap positif jika terletak di sebelah kanan 0 dan negatif jika terletak di sebelah kiri titik 0. Posisi sepanjang sumbu y biasanya dianggap positif jika terletak di atas titik 0 dan negatif bila terletak di bawah titik 0 (Ini hanya merupakan kesepakatan).

Karena ayah memulai perjalanan dari rumah maka kita menganggap rumah merupakan titik acuan. Dalam sumbu koordinat, posisi rumah diwakili oleh titik 0 pada sumbu koordinat. Sesuai dengan arah mata angin, arah utara dianggap sejajar dengan sumbu y positif, arah timur sejajar dengan sumbu x positif, arah selatan sejajar dengan sumbu y negatif, arah barat sejajar dengan sumbu x negatif (lihat gambar di atas).

Salah satu hal yang penting dalam menggambar sumbu koordinat adalah penentuan skala. Anda dapat memiliki skala sesuai dengan selera, tetapi perlu digambarkan secara jelas pada sumbu koordinat.

Sebuah sepeda motor bergerak ke arah timur sejauh 50 meter. Tentukan jarak dan perpindahan total yang dilalui sepeda motor…


5

SERI EBOOK GURUMUDA


Jarak termasuk besaran skalar (besaran skalar = besaran fisika yang hanya mempunyai besar saja. Besaran skalar tidak mempunyai arah). Arah tidak turut mempengaruhi nilai jarak… Jarak total yang ditempuh sepeda motor = 50 meter

Perpindahan termasuk besaran vektor (besaran vektor = besaran fisika yang mempunyai besar dan arah). Karena termasuk besaran vektor maka arah turut mempengaruhi nilai perpindahan. Perpindahan total yang ditempuh sepeda motor = 50 meter. Arah vektor perpindahan adalah ke timur.

Perhatikan bahwa pada contoh ini jarak = besar perpindahan = 50 meter. Apakah jarak selalu sama dengan besar perpindahan ? cermati contoh soal selanjutnya…

Sebuah sepeda motor bergerak ke arah timur sejauh 100 meter lalu berbalik ke barat sejauh 50 meter. Tentukan jarak total dan perpindahan total yang ditempuh sepeda motor…

Jarak total = 100 m + 50 m = 150 meter


6

SERI EBOOK GURUMUDA


Besar perpindahan total = 100 m – 50 m = 50 meter (perubahan posisi hanya sejauh 50 meter dari posisi awal). Karena perpindahan termasuk besaran vektor maka kita harus menyebutkan arahnya. Arah vektor perpindahan adalah ke timur atau searah sumbu x positif. Vektor perpindahan diwakili oleh tanda panah berwarna biru.

Perhatikan bahwa pada contoh ini jarak tidak sama dengan besar perpindahan… Jarak = 150 meter, sedangkan besar perpindahan = 50 meter.

Sebuah mobil bergerak ke arah utara sejauh 50 meter dan berbalik ke arah selatan sejauh 50 meter. Tentukan jarak total dan perpindahan total yang ditempuh mobil tersebut…


Bagaimana dengan perpindahan ?

Besar perpindahan total = 50 m – 50 m = 0. Mobil tidak melakukan perpindahan, karena kedudukan atau posisi akhir sama dengan kedudukan atau posisi awal.

Sebuah pesawat, terbang ke arah timur sejauh 400 meter lalu berbelok arah ke utara sejauh 300 meter. Tentukan jarak total dan perpindahan total yang ditempuh pesawat…


7

SERI EBOOK GURUMUDA



Perpindahan ?

Soal ini tidak seperti soal sebelumnya… kita tidak asal menjumlahkan atau mengurangkan, karena vektor perpindahan tidak segaris. Untuk menghitung besar perpindahan, kita bisa menggunakan rumus phytagoras.


8

SERI EBOOK GURUMUDA


Besar vektor perpindahan = 500 meter. Arah vektor perpindahan bisa ditentukan menggunakan rumus tangen :

Arah vektor perpindahan adalah 30o terhadap sumbu x positif. Perhatikan gambar di atas… vektor perpindahan diwakili oleh gambar berwarna biru…

Kelajuan, Kecepatan dan Percepatan

Untuk memahami konsep kelajuan, kecepatan dan percepatan, pelajari pembahasan soal di bawah :

”Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 km/jam”. Benar atau salah pernyataan ini ?

Terlebih dahulu kita pahami makna kelajuan dan kecepatan. Kelajuan termasuk besaran skalar (besaran skalar = besaran yang hanya mempunyai besar saja). Untuk menyatakan laju atau kelajuan suatu benda, kita tidak membutuhkan arah. Sebaliknya, kecepatan termasuk besaran vektor (besaran vektor = besaran yang mempunyai besar dan arah). Ketika menyatakan kecepatan, kita perlu menyertakan besar dan arah. Untuk membedakan makna kelajuan dan kecepatan, pahami contoh berikut ini.

Pernyataan di atas salah. Jika yang dimaksudkan adalah kecepatan, maka perlu disertakan arah gerak mobil tersebut. Arah gerak mobil bisa dinyatakan dalam sudut, arah mata angin (utara, timur, selatan, barat) atau dengan menggunakan kata ke atas atau ke bawah. Pernyataan di atas bisa diubah seperti ini : ”mobil itu bergerak ke utara dengan kecepatan 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak dengan kecepatan 20 km/jam ke arah utara” atau ”mobil itu bergerak ke utara dengan laju 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak 20 km/jam ke utara”. Pernyataan seperti ini benar, dalam hal ini yang dimaksudkan adalah kecepatan mobil.

Jika tidak ingin menyertakan arah, maka bisa dikatakan ”mobil itu bergerak dengan laju 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak dengan kelajuan 20 km/jam” atau ”mobil itu bergerak 20 km/jam”. Pernyataan seperti ini benar. Dalam hal ini, yang dimaksudkan adalah laju atau kelajuan mobil.


9

SERI EBOOK GURUMUDA


10

Apakah kelajuan, kelajuan sesaat dan kelajuan rata‐rata memiliki makna yang sama ? jika ya, jelaskan kesamaannya… jika tidak, jelaskan perbedaannya…

Kelajuan dan kelajuan sesaat memiliki makna yang sama. Ketika menyebutkan kata kelajuan, yang kita maksudkan sebenarnya kelajuan sesaat. Kelajuan atau kelajuan sesaat merupakan perbandingan antara jarak yang sangat kecil dengan selang waktu yang sangat singkat. Dengan kata lain, kelajuan sesaat merupakan jarak yang sangat kecil yang ditempuh selama selang waktu yang sangat singkat. Sebaliknya kelajuan rata‐rata merupakan perbandingan antara jarak tempuh total dengan selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut.

Agar lebih memahami perbedaan antara kelajuan atau kelajuan sesaat dengan kelajuan rata‐rata, pahami contoh berikut ini. Misalnya anda berangkat ke sekolah menggunakan sepeda motor. Jarak antara sekolah dan rumah = 20 km. Ini Cuma pengandaian saja… Ketika mengendarai sepeda motor dari rumah ke sekolah, anda membutuhkan waktu 1 jam. Untuk contoh ini, kelajuan rata‐rata anda dan sepeda motor adalah 20 km / 1 jam = 20 km/jam. Ini berarti secara rata‐rata, anda menempuh jarak 20 km setiap jam. Ini cuma kelajuan rata‐rata saja. Tidak mungkin dari rumah sampai di sekolah kelajuan anda selalu 20 km/jam setiap saat. Ketika bertemu kendaraan lain di jalan, anda pasti akan memperlambat sepeda motor, ketika tiba di lampu merah anda akan berhenti, ketika ada orang yang menyebrang jalan, anda memperlambat sepeda motor, ketika jalan sepi, anda kebut2an. Jadi 20 km/jam hanya kelajuan rata‐rata. Lalu kelajuan atau kelajuan sesaat anda berapa ? tergantung saatnya kapan… lebih tepatnya bisa anda amati pada speedometer sepeda motormu. Speedometer selalu mencatat kelajuanmu setiap saat. Kadang‐kadang jarum speedometer naik, kadang jarum speedometer turun. Kelajuan sesaatmu selalu berubah‐ubah setiap saat. Kita juga bisa mengatakan bahwa kelajuan sesaat merupakan kelajuan rata‐rata selama selang waktu yang sangat singkat.

Apakah kecepatan, kecepatan sesaat dan kecepatan rata‐rata memiliki makna yang sama ? Jika ya, jelaskan kesamaannya; jika tidak, jelaskan perbedaannya…

Kecepatan dan kecepatan sesaat memiliki makna yang sama. Ketika menyebutkan kata kecepatan, yang kita maksudkan sebenarnya kecepatan sesaat. Kecepatan atau kecepatan sesaat merupakan perbandingan antara Perpindahan yang sangat kecil dengan selang waktu yang sangat singkat. Sebaliknya kecepatan rata‐rata merupakan perbandingan antara perpindahan total dengan selang waktu total selama terjadi perpindahan.

Agar anda lebih memahami perbedaan antara kecepatan atau kecepatan sesaat dengan kecepatan rata‐rata, cermati contoh berikut ini :

Misalnya anda jalan‐jalan menggunakan sepeda motor kesayanganmu. Dari rumah, anda mengendarai sepeda motor ke arah timur sejauh 20 km, lalu kembali lagi ke arah barat sejauh 10 km. Jika lama perjalanan = 1 jam, tentukan kecepatan rata‐rata dan kecepatan sesaat anda…

SERI EBOOK GURUMUDA


Untuk membantumu menentukan kecepatan rata‐rata, alangkah baiknya jika perjalananmu di atas digambarkan dalam sumbu koordinat. Perhatikan gambar di samping.

Perpindahan termasuk besaran vektor, karenanya arah turut mempengaruhi nilai perpindahan. Dalam sumbu koordinat, perpindahan bernilai positif jika arahnya menuju sumbu x positif (arah timur) dan sumbu y positif (arah utara). Perpindahan bernilai negatif jika arahnya menuju sumbu x negatif (arah barat) atau sumbu y negatif (arah selatan). Ini hanya kesepakatan saja

Besar kecepatan rata‐rata = besar perpindahan / selang waktu total

Besar kecepatan rata‐rata = (20 km – 10 km) / 1 jam

= 10 km / 1 jam

= 10 km/jam.

Ini berarti mobil mengalami perpindahan sejauh 10 km setiap jam.

Karena kecepatan rata‐rata merupakan besaran vektor maka arah kecepatan rata‐rata juga harus dijelaskan… Dalam gambar di atas, vektor kecepatan rata‐rata diwakili oleh garis berwarna biru. Arah kecepatan rata‐rata = arah perpindahan, yakni ke timur.

Bagaimana dengan kecepatan atau kecepatan sesaat ? tergantung saatnya kapan. Kecepatan sesaat bisa berubah‐ubah setiap saat. Kadang yang berubah adalah besar kecepatan, kadang yang berubah adalah arah kecepatan. Kita juga bisa mengatakan bahwa kecepatan sesaat merupakan kecepatan rata‐rata selama selang waktu yang sangat singkat.

Bilamana suatu benda dikatakan mengalami percepatan ?


11

SERI EBOOK GURUMUDA


Ingat ya, ketika kita mengatakan percepatan maka yang kita maksudkan adalah percepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya ketika kita mengatakan percepatan sesaat maka yang kita maksudkan adalah percepatan.

Suatu benda dikatakan mengalami percepatan jika kecepatan benda berubah. Kecepatan benda berubah, bisa berarti besar kecepatan alias kelajuan benda berubah atau arah kecepatan benda berubah. Misalnya sebuah mobil mula‐mula diam (kelajuannya = 0). Setelah beberapa saat, kelajuannya bertambah menjadi 40 km/jam. Ketika kelajuan mobil bertambah dari 0 menjadi 40 km/jam, mobil tersebut dikatakan mengalami percepatan atau mobil dipercepat. Mungkinkah kelajuan benda konstan tetapi benda tersebut mengalami percepatan ? bisa… dalam hal ini arah kecepatan yang selalu berubah. Mengenai hal ini akan dibahas dalam gerak melingkar.

Ketika kelajuan benda berkurang, kadang kita mengatakan benda tersebut mengalami perlambatan. Misalnya mula‐mula kelajuan mobil = 40 km/jam. Setelah beberapa saat, kelajuan mobil berubah menjadi 0 km/jam. Ketika kelajuan mobil berubah dari 40 km/jam menjadi 0 km/jam, mobil tersebut dikatakan mengalami perlambatan atau mobil diperlambat.

Jelaskan hubungan antara percepatan rata‐rata dan percepatan sesaat…

Percepatan rata‐rata = perubahan kecepatan yang terjadi selama selang waktu total terjadinya perubahan. Sedangkan percepatan sesaat = perubahan kecepatan yang terjadi selama selang waktu yang sangat singkat. Percepatan atau percepatan sesaat juga bisa diartikan sebagai percepatan rata‐rata selama selang waktu yang sangat singkat. Agar anda lebih memahami konsep percepatan rata‐rata dan percepatan sesaat, cermati contoh di bawah.

Contoh 1 :

Sebuah mobil yang sedang bergerak ke timur pada lintasan lurus mengalami perubahan kelajuan dari keadaan diam hingga mencapai 40 km/jam selama 4,0 detik. Tentukan percepatan rata‐rata mobil tersebut !

Besar percepatan rata‐rata mobil = 10 km/jam per sekon. Ini berarti, secara rata‐rata, kelajuan mobil bertambah 10 km/jam setiap sekon. Jika kita menganggap besar percepatan sesaat selalu konstan maka setelah detik pertama, kelajuan mobil bertambah menjadi 10 km/jam, setelah detik ke dua kelajuan mobil bertambah menjadi 20 km/jam. Setelah detik ke tiga kelajuan mobil


12

SERI EBOOK GURUMUDA


bertambah menjadi 30 km/jam. Setelah detik ke empat kelajuan mobil bertambah menjadi 40 km/jam. Jika besar percepatan sesaat tidak konstan maka mungkin saja setelah detik pertama kelajuan mobil bertambah menjadi 11 km/jam, setelah detik kedua kelajuan mobil bertambah menjadi 19 km/jam.. dan seterusnya. Jadi kelajuan mobil tidak selalu bertambah 10 km/jam setiap sekon seandainya besar percepatan sesaat tidak konstan.

Arah percepatan sama dengan arah kecepatan, yakni ke ke timur.

Contoh 2 :

Sebuah mobil bergerak ke timur pada lintasan lurus dengan kelajuan 40 km/jam. Jika setelah 4,0 detik mobil tersebut berhenti, tentukan percepatan rata‐rata mobil tersebut !

Tanda negatif muncul karena kelajuan akhir lebih kecil dari kelajuan awal. Tanda negatif menunjukkan bahwa mobil mengalami perlambatan (kelajuan mobil berkurang).

Besar perlambatan rata‐rata mobil = ‐10 km/jam per sekon. Ini berarti secara rata‐rata, kelajuan mobil berkurang sebesar 10 km/jam.


13

SERI EBOOK GURUMUDA



14

SERI EBOOK GURUMUDA


Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Suatu benda dikatakan melakukan gerak lurus beraturan jika kecepatannya selalu konstan. Kecepatan konstan artinya besar kecepatan alias kelajuan dan arah kecepatan selalu konstan. Karena besar kecepatan alias kelajuan dan arah kecepatan selalu konstan maka bisa dikatakan bahwa benda bergerak pada lintasan lurus dengan kelajuan konstan.

Misalnya sebuah mobil bergerak lurus ke arah timur dengan kelajuan konstan 10 m/s. Ini berarti mobil bergerak lurus ke arah timur sejauh 10 meter setiap sekon. Karena kelajuannya konstan maka setelah 2 sekon, mobil bergerak lurus ke arah timur sejauh 20 meter, setelah 3 sekon mobil bergerak lurus ke arah timur sejauh 30 meter… dan seterusnya… bandingkan dengan gambar di samping. Perhatikan besar dan arah panah. Panjang panah mewakili besar kecepatan alias kelajuan, sedangkan arah panah mewakili arah kecepatan. Arah kecepatan mobil = arah perpindahan mobil = arah gerak mobil.

Perhatikan bahwa ketika dikatakan kecepatan, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya, ketika dikatakan kecepatan sesaat, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan.

Ketika sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan, kecepatan benda sama dengan kecepatan rata‐rata. Kok bisa ya ? yupz. Dalam gerak lurus beraturan (GLB) kecepatan benda selalu konstan. Kecepatan konstan berarti besar kecepatan (besar kecepatan = kelajuan) dan arah kecepatan selalu konstan. Besar kecepatan atau kelajuan benda konstan atau selalu sama setiap saat karenanya besar kecepatan atau kelajuan pasti sama dengan besar kecepatan rata‐rata. Bingun ? pahami contoh berikut…

Ketika ulangan fisika pertama, saya mendapat nilai 10. Ulangan fisika kedua, saya mendapat nilai 10. Berapa nilai rata‐rata ? nilai rata‐rata = (10 + 10) / 2 = 20/2 = 10

Nilai fisika anda selalu 10 jadi rata‐ratanya juga 10. Demikian halnya dengan benda yang bergerak dengan kelajuan konstan. Kelajuan benda selalu konstan atau selalu sama sehingga


15

SERI EBOOK GURUMUDA


kelajuan rata‐rata juga sama. Kalau benda bergerak dengan kelajuan konstan 10 m/s maka kelajuan rata‐ratanya juga 10 m/s.

Grafik Gerak Lurus Beraturan

Grafik sangat membantu kita dalam menafsirkan suatu hal dengan mudah dan cepat. Untuk memudahkan kita menemukan hubungan antara Kecepatan, perpindahan dan waktu tempuh maka akan sangat membantu jika digambarkan grafik hubungan ketiga komponen tersebut.

Grafik Kecepatan terhadap Waktu (v‐t)

Berdasarkan grafik di atas, tampak bahwa besar kecepatan bernilai tetap pada tiap satuan waktu. Besar kecepatan tetap ditandai oleh garis lurus, berawal dari t = 0 hingga t akhir.

Contoh : perhatikan grafik kecepatan terhadap waktu (v‐t) di bawah ini

Besar kecepatan benda pada grafik di atas adalah 3 m/s. 1, 2, 3 dstnya adalah waktu tempuh (satuannya detik). Amati bahwa walaupun waktu berubah dari 1 detik sampai 5, besar kecepatan benda selalu sama (ditandai oleh garis lurus).

Bagaimana kita mengetahui besar perpindahan benda melalui grafik di atas ? luas daerah yang diarsir pada grafik di atas sama dengan besar perpindahan yang ditempuh benda. Jadi, untuk mengetahui besarnya perpindahan, hitung saja luas daerah yang diarsir. Tentu saja satuan perpindahan adalah satuan panjang, bukan satuan luas.


16

SERI EBOOK GURUMUDA


Dari grafik di atas, v = 5 m/s, sedangkan t = 3 s. Dengan demikian, besar perpindahan yang ditempuh benda = (5 m/s x 3 s) = 15 m. Cara lain menghitung besar perpindahan adalah menggunakan persamaan GLB. s = v t = 5 m/s x 3 s = 15 m.

Persamaan GLB yang kita gunakan untuk menghitung besar perpindahan di atas berlaku jika gerakan benda memenuhi grafik tersebut. Pada grafik terlihat bahwa pada saat t = 0 s, maka v = 0. Artinya, pada mulanya benda diam, baru kemudian bergerak dengan kecepatan sebesar 5 m/s. Padahal dapat saja terjadi bahwa saat awal kita amati benda sudah dalam keadaan bergerak, sehingga benda telah memiliki posisi awal s0. Untuk itu lebih memahami hal ini, pelajari grafik di bawah ini.

Grafik Perpindahan terhadap Waktu (x‐t)

Grafik posisi terhadap waktu, di mana posisi awal x0 berhimpit dengan titik acuan nol.

Makna grafik di atas adalah bahwa besar kecepatan selalu tetap. Anda jangan bingung dengan kemiringan garis yang mewakili kecepatan. Makin besar nilai x, makin besar juga nilai t sehingga hasil perbandingan x dan y selalu sama.

Contoh : Perhatikan contoh grafik posisi terhadap waktu (x – t) di bawah ini

Bagaimanakah cara membaca grafik ini ?


17

SERI EBOOK GURUMUDA


Pada saat t = 0 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = x = 0. Pada saat t = 1 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 2 m. Pada saat t = 2 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 4 m. Pada saat t = 3 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 6 m dan seterusnya. Berdasarkan hal ini dapat kita simpulkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 2 m/s.

Grafik posisi terhadap waktu, di mana posisi awal x0 tidak berhimpit dengan titik acuan nol.

Contoh soal 1 :

Sebuah pesawat, terbang dengan kecepatan konstan 100 km/jam ke arah timur. Berapa jarak tempuh pesawat setelah 1 jam ? tentukan kecepatan pesawat dan jarak yang ditempuh pesawat setelah 30 menit…

Pembahasan :

Kelajuan pesawat 100 km/jam. Ini berarti pesawat bergerak sejauh 100 km setiap jam. Setelah 1 jam, pesawat bergerak sejauh 100 km.

Kecepatan pesawat setelah 30 menit ? pesawat bergerak ke timur karenanya arah gerakan pesawat = arah kecepatan pesawat = ke timur. Besar kecepatan alias kelajuan pesawat selalu konstan, karenanya kelajuan pesawat setiap saat selalu 100 km/jam.

Contoh soal 2 :

Sebuah mobil bergerak pada lintasan lurus dengan kelajuan konstan 40 km/jam. Tentukan selang waktu yang dibutuhkan mobil untuk menempuh jarak 10 km…

Pembahasan :


18

SERI EBOOK GURUMUDA


19

Mobil bergerak dengan kelajuan konstan 40 km/jam. Ini berarti mobil bergerak sejauh 40 km setiap jam (1 jam = 60 menit)

Setelah 60 menit, mobil bergerak sejauh 40 km



Jadi selang waktu yang dibutuhkan mobil untuk menempuh jarak 10 km = 15 menit.

Contoh soal 3 :

Seekor burung merpati terbang lurus sejauh 50 km setiap 1 jam. Berapa kelajuan burung merpati setelah 2 jam ?

Pembahasan :

Burung merpati terbang sejauh 50 km setiap 1 jam = 50 km per jam = 50 km/jam.

Setelah 2 jam, burung merpati terbang sejauh 100 km. Kelajuannya berapa ? kelajuannya tetap 50 km/jam.

Contoh soal 4 :

Dua mobil saling mendekat pada lintasan lurus paralel. Masing‐masing mobil bergerak dengan laju tetap 80 km/jam. Jika pada awalnya jarak antara kedua mobil tersebut 20 km, berapa waktu yang diperlukan kedua mobil tersebut untuk bertemu ?

Pembahasan :

Sebelum bertemu, kedua mobil bergerak pada lintasan lurus sejauh 10 km.

Kedua mobil bergerak dengan laju tetap 80 km/jam. Ini berarti kedua mobil bergerak sejauh 80 km setiap jam atau mobil bergerak sejauh 80 km setiap 60 menit (1 jam = 60 menit)

Mobil bergerak sejauh 80 km dalam 60 menit, Mobil bergerak sejauh 40 km dalam 30 menit

Mobil bergerak sejauh 20 km dalam 15 menit, Mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit.

Salah satu mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit; salah satu mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit. Karena pada awalnya jarak antara kedua mobil = 20 km, maka kita bisa

SERI EBOOK GURUMUDA


20

mengatakan bahwa kedua mobil bertemu setelah bergerak selama 7,5 menit. 7,5 menit = 7,5 (60 s) = 450 sekon

Contoh soal 5 :

Kereta api Ladoya bergerak lurus beraturan pada rel lurus yogya‐bandung sejauh 5 km dalam selang waktu 5 menit. (a) Hitunglah kecepatan kereta (b) berapa lama kereta itu menempuh jarak 50 km ?

Panduan Jawaban :

(a) Pada soal di atas, diketahui perpindahan (s) = 5 km dan waktu tempuh (t) = 4 menit. Sebelum menghitung kecepatan, kita harus mengkonversi satuan sehingga sesuai dengan Sistem Internasional (SI). Terserah anda, mana yang ingin dikonversi, ubah menit ke jam atau km di ubah ke meter dan menit di ubah ke detik.

Misalnya yang di ubah adalah satuan menit, maka 4 menit = 0,07 jam.

Ingat bahwa pada GLB, kecepatan benda sama setiap saat, demikian juga dengan kecepatan rata‐rata.

v = s / t = 5 km / 0,07 jam = 75 km/jam

(b) Untuk menghitung waktu, persamaan kecepatan di atas dibalik

t = s / v = 50 km / 75 km/jam = 0,67 jam = 40 menit.

SERI EBOOK GURUMUDA


21

Referensi :

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik–Jilid I (Terjemahan). Jakarta : Penebit Erlangga.

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A. 2002. Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga.

2 Gerak Lurus Beraturan GLB1

Documents

Transcript of 2 Gerak Lurus Beraturan GLB1