BAB KINEMATIKA GERAK LURUS - atophysics's Weblog · PDF fileyaitu kinematika dan dinamika....

of 12/12
1 http://atophysics.wordpress.com BAB KINEMATIKA GERAK LURUS .Pada sekitar tahun 1530, seorang ilmuwan Italia,Tartaglia,telah berusaha untuk mempelajari gerakan peluru meriam yang ditembakkan. Tartaglia melakukan eksperimen dengan menembakkan peluru meriam dengan berbagai sudut kemiringan. Ilustrasi yang menggambarkan eksperimen Tartaglia tcrsebut dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari eksperimen tersebut, ia hanya bisa menyimpulkan bahwa peluru meriam akan mencapai jarak terjauh jika sudut kemiringan meriam sama dengan 45°. Namun demikian, ia tidak dapat menjelaskan kenapa hal ini bisa terjadi. Jawaban atas pertanyaan yang muncul dari eksperimen Tartaglia baru muncul ketika GaliIeo (1564 - 1642) mulai mengembangkan penelitian tentang gerakan. Galileo menyatakan bahwa tanpa adanya gaya, sebuah benda yang sedang bergerak akan terus bergerak dengan kelajuan konstan. Lebih jauh dia menyatakan bahwa pada benda yang jatuh, kelajuan benda bertambah seeara teratur. Inilah yang bisa menjawab kenapa sudut 45° merupakan sudut yang menghasilkan tembakan terjauh. Namun demikian, konsep tentang gerakan yang dihasilkan oleh Galileo masih sangat sedikit. Konsep tentang gerakan yang lebih lengkap baru muncul ketika pada tahun 1687 Isaac Newton menerbitkan bukunya yang berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy). Pada dasarnya, pembahasan mengenai gerakan dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu kinematika dan dinamika. Kinematika berisi pembahasan tentang gerakan benda tanpa mempertimbangkan penyebab gerakan tersebut. Sedangkan dinamika berisi pembahasan tentang gerakan bend a dengan memperhatikan penyebab gerakan benda tersebut, yaitu gaya. Pada bab ini kita akan mempelajari kinematika gerak lurus. G a m b ar 2,1 Eksperimen yang dilakukan Tartaglia untuk mempelajari gerakan peturu meriam yang ditembakkan dengan kemiringan tertentu. 2.1 JARAK DAN PERPINDAHAN Pada gambar 2.2 terdapat sebuah sungai yang memisahkan rumah Dita dengan sekolahnya. Untuk sampai ke sekolahnya, Dita selalu berjalan melewati sebuah jembatan yang terletak agak jauh dari rumahnya. Dita berjalan dari rumahnya (titik A) menyusuri jalan menuju jembatan (titik B) yang jauhnya 100 m. Kemudian ia menyeberang melewati jembatan sepanjang 10 m menuju titik C dan akhirnya berjalan lagi sejauh 100 m menuju sekolahnya (titik D). Total perjalanan yang ditempuh Dita dari rumah menuju sekolahnya adalah 100 m + 10 m + 100 m = 210 m. Total perjalanan 210 m ini disebut jarak yang ditempuh Dita. Jadi, jarak merupakan panjang keseluruahn lintasan yang ditempuh.
  • date post

    06-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    247
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of BAB KINEMATIKA GERAK LURUS - atophysics's Weblog · PDF fileyaitu kinematika dan dinamika....

  • 1

    http://atophysics.wordpress.com

    BAB

    KINEMATIKA GERAK LURUS

    .Pada sekitar tahun 1530, seorang ilmuwan Italia,Tartaglia,telah berusaha untuk

    mempelajari gerakan peluru meriam yang ditembakkan. Tartaglia melakukan eksperimen dengan menembakkan peluru meriam dengan berbagai sudut kemiringan. Ilustrasi yang menggambarkan eksperimen Tartaglia tcrsebut dapat dilihat pada Gambar 2.1.

    Dari eksperimen tersebut, ia hanya bisa menyimpulkan bahwa peluru meriam akan mencapai jarak terjauh jika sudut kemiringan meriam sama dengan 45. Namun demikian, ia tidak dapat menjelaskan kenapa hal ini bisa terjadi.

    Jawaban atas pertanyaan yang muncul dari eksperimen Tartaglia baru muncul ketika GaliIeo (1564 - 1642) mulai mengembangkan penelitian tentang gerakan. Galileo menyatakan bahwa tanpa adanya gaya, sebuah benda yang sedang bergerak akan terus bergerak dengan kelajuan konstan. Lebih jauh dia menyatakan bahwa pada benda yang jatuh, kelajuan benda bertambah seeara teratur. Inilah yang bisa menjawab kenapa sudut 45 merupakan sudut yang menghasilkan tembakan terjauh. Namun demikian, konsep tentang gerakan yang dihasilkan oleh Galileo masih sangat sedikit. Konsep tentang gerakan yang lebih lengkap baru muncul ketika pada tahun 1687 Isaac Newton menerbitkan bukunya yang berjudul Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Mathematical Principles of Natural Philosophy).

    Pada dasarnya, pembahasan mengenai gerakan dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu kinematika dan dinamika. Kinematika berisi pembahasan tentang gerakan benda tanpa mempertimbangkan penyebab gerakan tersebut. Sedangkan dinamika berisi pembahasan tentang gerakan bend a dengan memperhatikan penyebab gerakan benda tersebut, yaitu gaya. Pada bab ini kita akan mempelajari kinematika gerak lurus.

    Gambar 2,1 Eksperimen yang dilakukan Tartaglia untuk mempelajari gerakan peturu meriam yang ditembakkan dengan kemiringan tertentu.

    2.1 JARAK DAN PERPINDAHAN

    Pada gambar 2.2 terdapat sebuah sungai yang memisahkan rumah Dita dengan sekolahnya.

    Untuk sampai ke sekolahnya, Dita selalu berjalan melewati sebuah jembatan yang terletak agak jauh dari rumahnya. Dita berjalan dari rumahnya (titik A) menyusuri jalan menuju jembatan (titik B) yang jauhnya 100 m. Kemudian ia menyeberang melewati jembatan sepanjang 10 m menuju titik C dan akhirnya berjalan lagi sejauh 100 m menuju sekolahnya (titik D). Total perjalanan yang ditempuh Dita dari rumah menuju sekolahnya adalah 100 m + 10 m + 100 m = 210 m. Total perjalanan 210 m ini disebut jarak yang ditempuh Dita. Jadi, jarak merupakan panjang keseluruahn lintasan yang ditempuh.

  • 2

    http://atophysics.wordpress.com

    Berbeda dengan pengertian jarak, perpindahan menyatakan perubahan posisi atau kedudukan suatu benda (gambar 2.3). Dalam contoh perjalanan Dita ini, mula-mula Dita berada dirumahnya (titik A). Posisi akhir Dita adalah disekolahnya, yaitu titik D. Berarti, posisi Dita berubah dari titik A ke titik D. Dengan Demikian, perpindahan Dita ialah dari A ke D.Karena perpindahan mempunyai arah, maka perpindahan merupakan besaran vektor.Jika garis lurus yang menghubungkan titik A dengan titik D adalah 10 m. Maka jika dinyatakan dalam bahasa vektor, perpindahan Dita adalah 10 m ke arah titik D.

    Jadi, jarak merupakan besaran skalar, yaitu panjang keseluruhan lintasan yang ditempuh;

    sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor, yaitu perubahan posisi dari titik asal ke titik akhir.

    Jika kita nyatakan dalam bentuk persamaan, perpindahan (s) dari titik A ke titik B dituliskan dengan s = sB - sA Dimana s = perpindahan sB = koordinat atau posisi titik B, dan sA = koordinat atau posisi titik A 2.2 KELAJUAN DAN KECEPATAN

    Menentukan kelajuan sebuah benda yang sedang bergerak lurus, yaitu sarna dengan jarak

    yang ditempuh dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut. Misalnya, jika sebuah mobil menempuh jarak 1000 meter dalam waktu 50 sekon, maka kelajuan mobil v = 1000 m/50 s = 20 m/s.

    Perhatikan gambar di bawah yang menunjukkan posisi anak yang sedang berlari pada

    setiap interval waktu tertentu.

    o Is 2s 3s 4s

    Gambar 2.5 Posisi anak yang berlari pada selang waktu tertentu

    Misalnya, pada posisi pertama, kedudukan anak berada di 0 m, kemudian pada sekon 1

    kedudukan anak berada di 1 m, sekon 2 berada di 2 m, sekon 3 berada di 3 m, dan seterusnya.

    Di sini terjadi baik perubahan kedudukan maupun perubahan waktu, yang dinyatakan sebagai

    kelajuan. Kelajuan didefinisikan sebagai cepat lambatnya perubahan jarak terhadap perubahan

    waktu. Sedangkan, kecepatan didefinisikan sebagai cepat lambatnya perubahan kedudukan

    benda terhadap waktu. Hampir sarna dengan jarak dan perpindahan yang merupakan besaran

    skalar (jarak) dan vektor (perpindahan), kelajuan dan kecepatan juga merupakan be saran skalar

    (kelajuan) dan vektor (kecepatan).Karena kelajuan merupakan besaran skalar, maka untuk

    menghitungnya kita tidak perlu tahu arah gerak benda tersebut; yang penting adalah jarak yang

    ditempuh benda selama waktu tertentu. Rumus yang digunakan untuk menghitung kelajuan

    adalah

    hwaktu temp

    ditempuh yangjarak kelajuan

    u=

  • 3

    http://atophysics.wordpress.com

    Dengan,

    v = kelajuan (m/s)

    s = jarak yang ditempuh (m)

    t = waktu tempuh (s)

    Berbeda dengan kelajuan, kecepatan merupakan besaran vektor sehingga untuk

    menghitungnya kita harus mengetahui arah gerak benda tersebut, yang dalam hal ini adalah

    perpindahan benda tersebut dalam waktu tertentu. Oleh karena itu, persamaan yang digunakan

    untuk menghitung kecepatan adalah

    Dengan,

    v = kecepatan

    SB = kedudukan akhir benda

    SA = kedudukan awal benda

    tB = waktu akhir

    tA = waktu awal

    Perlu diingat bahwa kecepatan merupakan besaran vektor, sehingga sebenarnya di dalam

    masyarakat kita sering terjadi salah pengertian, di mana orang mungkin mengatakan:

    "kecepatan kereta api itu 80 km/jam". Pernyataan ini kurang tepat, karena jika kita

    menyebutkan kecepatan, maka kita harus menyebutkan ke mana arah kereta api tersebut.

    Bagaimana seandainya ada dua kereta api yang sedang bergerak dengan kelajuan yang sama,

    tetapi dalam arah yang berlawanan? Kita katakan bahwa kelajuan kedua kereta api itu sama,

    tetapi kecepatan keduanya berbeda, misalnya yang satu 80 krnIjam ke timur, sedangkan yang

    lainnya 80 krnIjam ke barat.

    Pada umumnya, benda yang sedang bergerak tidak selalu bergerak dengan kelajuan tetap,

    tetapi berubah-ubah tergantung pada kondisi lingkungan.Bagaimanakah kita menghitung kela-

    juan benda yang tidak selalu tetap tersebut?

    Perhatikan contoh gerakan sebuah mobil yang bergerak dari kota A ke kota B yang terpisah

    sejauh 60 km jika kita tarik garis lurus dari A ke B. Kita pilih kota A sebagai titik asal dan arah

    dari A ke B sebagai arah positif. Setelah mencapai kota B yang ditempuh dalam waktu 60

    menit, pengemudi mencatat bahwa spidometernya telah bertarnbah sebesar 75 km. Berarti,

    jarak yang telah ditempuh mobil tersebut sarna dengan 75 km. Dalarn perjalanan dari kota A ke

    . kota B, sudah pasti bahwa kelajuan mobil tidak tetap; ketika di jalan yang lurus, kelajuannya

    besar, tetapi ketika di jalanan yang berkelok, kelajuannya berkurang. Dari sinilah kita

    definisikan kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata.

    Kelajuan rata-rata (Vrata-rata) mobil yang bergerak dati kota A ke B di atas adalah:

    t

    sv =

    waktuperubahan

    nperpindaha kecepatan =

    t

    s v

    =

    tt

    ss

    A

    A v

    =

    B

    B

  • 4

    http://atophysics.wordpress.com

    Sedangkan kecepatan rata-rata (Vrata-rata) mobil tersebut adalah:

    Kita telah mendiskusikan kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata, yang berkaitan dengan

    keseluruhan gerakan benda. Bagaimana jika kita ingin mengetahui kelajuan dan kecepatan

    benda pada waktu tertentu? Misalnya sebuah mobil

    bergerak dari A ke B yang jaraknya 40 m dalam waktu 2

    sekon, berarti kelajuan rata-rata mobil sama dengan 20

    m/s. Berapakah kelajuan mobil pada saat 1 sekon setelah

    mulai bergerak? Atau, 1,5 sekon setelah mulai bergerak?

    Untuk menjawab pertanyaan ini, pertama kali kita akan

    membahas dua besaran baru yang disebut kelajuan sesaat

    dan kecepatan sesaat. Kecepatan sesaat sebuah benda yang

    sedang bergerak didefinisikan sebagai perubahan posisi

    benda pada suatu waktu tertentu. Sedangkan kelajuan

    sesaat adalah besarnya kecepatan sesaat. Gambar ini

    menunjukkan foto dari posisi-posisi sebuah bola tenis yang

    dilempar ke atas pada saat -saat tertentu. Pada foto tersebut

    terdapat sembilan interval waktu yang sarna. Kita dapat

    mengukur perpindahan benda dengan mengukur jarak

    antara satu posisi dengan posisi berikutnya pada gambar,

    dengan anggapan bahwa bola bergerak lurus vertikal

    dalam satu dimensi.

    Jika kita pilih arah ke atas sebagai arah positif, kita

    lihat bahwa pada interval waktu pertama, bola bergerak

    dengan kecepatan yang sangat besar. Pada interval waktu

    terakhir, bola bergerak dengan kecepatan yang sangat

    besar pula, tetapi arahnya negatif (ke bawah). Bola tenis

    berbalik arah pada interval waktu ke lima. Dengan demi-

    kian, bisa dikatakan bahwa kecepatan bola terns berubah

    secara kontinyu.

    Jika posisi bola tenis pada setiap interval kita pisah-

    pisahkan dan kita letakkan secara berderet pada sumbu

    mendatar, maka akan kita dapatkan gambar dan grafiknya