MAKALAH_KINEMATIKA_GERAK

PENDAHULUAN

 A. LATAR BELAKANG

       Gerak dalam kehidupan sehari-hari kita pernah mendengar dan melakukan gerak namun disini akan dijelaskan apa itu gerak dan jenis-jenis gerak.

       Di dalam gerak juga kita kenal dengan Kinematika gerak. Kinematika gerak inilah yang akan kita pelajari bersama antara lain Gerak Lurus yang terbagi dua yaitu Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

        Secara jelas dapat kita lihat pada makalah ini.

B. TUJUAN

Tujuan penulisan makalah ini tidak lain untuk:

A.    Memenuhi Tugas Remedial Fisika.

B.     Mengetahui Besaran – besaran fisis pada gerak lurus

C.     Mengetahui Gerak lurus beraturan

D.    Mengetahui Gerak lurus berubah beraturan

E.     Memgetahui gerak Vertikal

F.      Menngetahui gerak melengkung

PEMBAHASAN

A.    BESARAN – BESARAN FISIS PADA GERAK LURUS

1.      Jarak dan Perpindahan

·         PengertianJarak
Jarak adalah panjang lintasan yang dilalui suatu benda. Jarak merupakan besaran skalar, besaran fisika yang hanya mempunyai besar saja dan tidak mempunyai arah. Satuan internasional jarak adalah meter, disingkat m. Lambang jarak adalah s.

·         Pengertian Perpindahan

Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda.  Perpindahan merupakan besaran vektor, besaran fisika yang mempunyai besar dan arah. Arah perpindahan dapat dinyatakan dengan arah mata angin (utara, timur, selatan, barat dll) atau menggunakan kata ke kiri, ke kanan, ke atas atau ke bawah.

Pelajari contoh soal berikut ini agar anda lebih memahami pengertian jarak dan perpindahan serta dapat membedakan jarak dan perpindahan dengan baik dan benar.

Contoh soal.

1. Seorang siswa berjalan ke timur sejauh 2 meter. Berapa jarak dan perpindahan siswa tersebut ?

Pembahasan
a = posisi awal, b = posisi akhir

Jarak = 2 meter

Besar perpindahan = 2 meter, arah perpindahan = timur

2. Seorang siswa berjalan ke timur sejauh 2 meter, lalu berjalan ke barat sejauh 2 meter. Berapa jarak dan perpindahan siswa tersebut ?

Pembahasan
a = posisi awal, b = posisi akhir

Jarak = 2 meter + 2 meter = 4 meter

Besar perpindahan = 0.

Siswa tidak melakukan perpindahan karena posisi akhir sama dengan posisi awal.

3. Seorang siswa berjalan ke timur sejauh 2 meter, lalu berjalan ke barat sejauh 1 meter. Berapa jarak dan perpindahan siswa ?

Pembahasan
a = posisi awal, b = posisi akhir

Jarak = 2 meter + 1 meter = 3 meter

Besar perpindahan = 2 meter – 1 meter = 1 meter, arah perpindahan = timur

2.Kecepatan dan Percepatan

KECEPATAN DAN PERCEPATAN

KECEPATAN DAN PERCEPATAN

Kecepatan dan percepatan_ pada umumnya dalam mempelajari ilmu fisika kita harus mengetahui materi dasar berdasarkan pengertian dan penerapannya, maka dari itu kami memberi materi dasar sebagai penunjang dalam materi-materi fisika selanjutnya. Materi dasar yang akan kami paparkan pada postingan kali ini adalah kecepatan dan percepatan. Kecepatan dan percepatan adalah dua hal yang berbeda. Pada awal belajar fisika kami pun mengalami kesulitan membedakan antara kecepatan dan percepatan, maka dari itu kami sangat menganjurkan bagi para pencari/penuntut ilmu agar sering-seringlah membaca karena dengan membaca maka ilmu yang kita dapatkan akan bertambah. sebelum mempelajari kecepatan dan perpindahan dasar yang anda harus miliki adalah pengetahuan mengenai jarak dan perpindahan.

Langsung saja mengenai pembahasan kali ini tentang kecepatan dan percepatan, jika ditinjau dari segi bahasa tidak terlalu jauh beda akan tetapi dalam fisika itu sangat berbeda. Kecepatan adalah laju perubahan posisi terhadap waktu. Maksudnya laju suatu benda tiap detik. Contoh, anda pasti sering mendengar kalimat “mobil itu melaju dengan kecepata yang sangat tinggi”. Dari kalimat tersebut kita dapat simpulkan bahawa kecepatan adalah laju suatu benda tiap satuan detik. Beda halnya dengan percepatan, jika kecepatan laju perubahan posisi terhadap waktu maka percepatan perubahan kecepatan terhadap waktu. Percepatan pun dibagi menjadi dua percepatan positif (percepatan) dan percepatan negatif (perlambatan).

Dalam gerak dua dimensi rumus untuk kecepatan dan percepatan

v =x/t (kecepatan)

Ket : v = kecepatan (m/s)

          x = jarak (m)

          t = waktu (s)

ā = ∆v/∆t (percepatan)

ket : ā              = percepatan (m/s²)

       ∆v= perubahan kecepatan (m/s)

       ∆t= perubahan waktu (s)

1.      Gerak Lurus Beratuan

   Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan lurus yang dalam waktu sama benda menempuh jarak yang sama. Gerak lurus beraturan (GLB) juga dapat didefinisikan sebagai gerak suatu benda yang menempuh lintasan lurus dengan kelajuan tetap.

Dalam kehidupan sehari-hari, jarang ditemui contoh benda yang bergerak lurus dengan kecepatan tetap. Misalnya, sebuah mobil yang bergerak dengan kelajuan 80 km/jam, kadang-kadang harus memperlambat kendaraannya ketika ada kendaraan lain di depannya atau bahkan dipercepat untuk mendahuluinya.
Gerak lurus kereta api dan gerak mobil di jalan tol yang bergerak secara stabil bisa dianggap sebagai contoh  gerak lurus dalam keseharian.

Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut.

Kedudukan sebuah mobil yang sedang bergerak lurus beraturan

Dari gambar di atas, tampak bahwa setiap perubahan 1 sekon, mobil tersebut menempuh jarak yang sama, yaitu 10 m. Dengan kata lain mobil tersebut mempunyai kecepatan yang sama, yaitu 10 m/s.

Grafik jarak terhadap waktu untuk gerak lurus beraturan

Sebuah mobil bergerak lurus dengan kecepatan tetap yaitu 10 m/s dapat ditunjukkan dengan tabel dan grafik sebagai berikut.

Tabel hubungan waktu dan jarak pada GLB

Pada gerak luru beraturan, berlaku persamaan :

dengan
v = kecepatan (m/s)
s = perpindahan (m)
t = waktu yang diperlukan (s)
Dari persamaan itu, dapat dicari posisi suatu benda yang dirumuskan dengan :
s = v.t

Contoh soal GLB
Sebuah mobil bergerak di sebuah jalan tol. Pada jarak 5 kilometer dari pintu gerbang tol, mobil bergerak dengan kelajuan tetap 90 km/jam  selama 20 menit. Tentukan :
a. jarak yang ditempuh mobil selama 20 menit
b. posisi mobil dari gerbang jalan tol

Penyelesaian
jarak mula-mula s0 = 5 km
kecepatan (v) = 90 km/jam
waktu (t) = 20 menit = 1/3 jam

a. jarak yang ditempuh mobil selama 20 menit
s = v. t = (90 km/jam).(1/3 jam) = 30 km

b. posisi mobil dari gerbang jalan tol
s = s0 + v.t = 5 + 30 = 30 km

B.     PENGERTIAN GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB)

Pengertian GLBB sangatlah beragam. Tergantung sumber dan pemikiran masing-masing orang. Berikut adalah beberapa pengertian GLBB menurut beberapa sumber:

1. Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik.
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= –)
3. GLBB adalah gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Maksud dari percepatan tetap yaitu percepatan percepatan yang besar dan arahnya tetap.

Suatu benda melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu konstan. Percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun besar percepatan suatu benda selalu konstan tetapi jika arah percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan. Demikian juga sebaliknya jika arah percepatan suatu benda selalu konstan tetapi besar percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan.

Grafik kecepatan terhadap waktunya adalah seperti gambar di bawah ini.

Rumus Gerak Lurus Brubah Beraturan

Vo :Kecepatan awal (m/s)

Vt :Kecepatan akhir (m/s)

a : Percepatan (m/s2)

t :Selang waktu (s)

Perhatikan bahwa selama selang waktu t , kecepatan benda berubah dari Vo menjadi Vt  sehingga kecepatan rata-rata benda dapat dituliskan :

Kita tahu bahwa kecepatan rata-rata :

dan dapat disederhanakan menjadi :

S = Jarak yang tempuh

Bila dua persamaan GLBB di atas kita gabungkan, maka kita akan dapatkan persamaan GLBB yang ketiga.

C.    MACAM-MACAM GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN

Gerak Lurus Berubah Beraturan atau GLBB dibagi menjadi 2 macam, yaitu :

a)  Gerak Lurus Berubah Beraturan Dipercepat

GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat.

Grafik hubungan antara V terhadap t pada GLBB dipercepat adalah :

Sedangkan Grafik hubungan antara S terhadap t pada GLBB dipercepat :

Rumus Persamaan GLBB dipercepat:

a)  Gerak Lurus Berubah Beraturan Diperlambat

GLBB diperlambat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat).

Grafik hubungan antara v terhadap t pada GLBB diperlambat.

Grafik hubungan antara s terhadap t pada GLBB diperlambat :

Rumus Persamaan GLBB diperlambat:

 

D.    GERAK VERTIKAL

Gerak vertikal adalah salah satu gerak lurus berubah beraturan (glbb) dengan percepatan sama dengan percepatan grafitasi (a = g). Sebagai contoh misal sebuah bola yang dilempar akan kembali jatuh ke bawah. Gerak vertikal ada tiga macam yaitu, gerak vertikal keatas, gerak vertikal ke bawah dan gerak jatuh bebas.

1.      Gerak Jatuh Bebas

   Peristiwa di atas dalam Fisika disebut sebagai jatuh bebas, yakni gerak lurus berubah beraturan pada lintasan vertikal. Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat.
Gambar di atas menunjukan dua batu yang dijatuhkan dari ketinggian yang sama dan dalamwaktu yang sama. Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi. Pada materi ini, cukup Anda ketahui bahwa percepatan gravitasi bumi itu besarnya g = 9,8 m/s2 dan sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.

Pada gerak jatuh bebas ketiga persamaan GLBB dipercepat  tetap berlaku, hanya saja vo kita hilangkan dari persamaan karena harganya nol dan lambang s pada persamaan-persamaan tersebut kita ganti dengan h yang menyatakan ketinggian dan a kita ganti dengan g.

Gerak Jatuh Bebas

Jadi, ketiga persamaan itu sekarang adalah:Persamaan-persamaan jatuh bebas

Keterangan:

g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
t = waktu (s)
vt = kecepatan pada saat t (m/s) 

Perhatikan persamaan jatuh bebas yang kedua.
Bila ruas kiri dan kanan sama-sama kita kalikan dengan 2, kita dapatkan:
 sehingga: 

Persamaan waktu jatuh benda jatuh bebas

Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda bebas hanya dipengaruhi oleh dua faktor yaitu h = ketinggian dan g = percepatan gravitasi bumi. Jadi berat dari besaran-besaran lain tidak mempengaruhi waktu jatuh.Artinya meskipun berbeda beratnya, dua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama di tempat yang sama akan jatuh dalam waktu yang bersamaan.

Dalam kehidupan kita sehari-hari mungkin kejadiannya lain. Benda yang berbeda beratnya, akan jatuh dalam waktu yang tidak bersamaan. Hal ini dapat terjadi karena adanya gesekan udara. Percobaan di dalam tabung hampa udara membuktikan bahwa sehelai bulu ayam dan satu buah koin jatuh dalam waktu bersamaan.

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas:

1. Dari salah satu bagian gedung yang tingginya 20 m, dua buah batu dijatuhkan secara berurutan. Massa kedua batu masing-masing 1/2 kg dan 5 kg. Bila percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s2, tentukan waktu jatuh untuk kedua batu itu (Abaikan gesekan udara)

Penyelesaian Soal Gerak Jatuh Bebas :

Karena gesekan udara diabaikan (umumnya memang demikian), maka gerak kedua batu memenuhi persamaan waktu jatuh gerak jatuh bebas.

Untuk batu pertama:

Diketahui : 

h1 = h2 = 20 m,

 m1 = 0,5 kg

 m2 = 5 kg

 g = 10 m/s^2

Ditanyakan: 

t1 =...? dan t2 =...?

Jawab:

t1 = 2 sekon

Untuk batu kedua, dengan persamaan yang sama maka:
h1 = h2 = 20m, sehingga t2 = t1 = 2 sekon

Jadi, benda-benda yang jatuh bebas dari ketinggian yang sama di tempat yang sama

(percepatan gravitasinya sama) akan jatuh dalam waktu yang sama.

2.      Gerak Vertikal ke atas

Benda dilemparkan secara vertikal, tegak lurus terhadap bidang horizontal ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Arah gerak benda dan arah percepatan gravitasi berlawanan, gerak lurus berubah beraturan diperlambat.

Peluru akan mencapai titik tertinggi apabila V_t sama dengan nol.

Keterangan:

• Kecepatan awal= Vo
• Kecepatan benda di suatu ketinggian tertentu= Vt
• Percepatan /Gravitasi bumi: g
• Tinggi maksimum: h
• Waktu benda mencapai titik tertinggi: t _maks
• Waktu ketika benda kembali ke tanah: t

3.      Gerak Vertikal Kebawah

Benda dilemparkan secara vertikal, tegak lurus terhadap bidang horizontal ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Arah gerak benda dan arah percepatan gravitasi berlawanan, gerak lurus berubah beraturan diperlambat.

Peluru akan mencapai titik tertinggi apabila V_t sama dengan nol.

Keterangan:

• Kecepatan awal= Vo
• Kecepatan benda di suatu ketinggian tertentu= Vt
• Percepatan /Gravitasi bumi: g
• Tinggi maksimum: h
• Waktu benda mencapai titik tertinggi: t _maks
• Waktu ketika benda kembali ke tanah: t

E. GERAK MELENGKUNG

Gerak melengkun adalah gerak dengan lintasan berupa garis lengkung. Gerak lengkung yanga akan dibahas adalah parabola dan melingkar

1.Gerak Parabola

sebuah gerakan perpaduan antara gerak vertikal dan gerak horizontal yang bergerak secara harmonis sehingga membentuk suatu lintasan yang berbentuk melengkung. Karena bentuk gerak lintasannya yang melengkung layaknya parabola maka gerakan ini disebut gerak parabola. Sudah saya jelaskan bahwa gerak parabola merupakan perpaduan antara gerak vertikal dan gerak horizontal. Jadi sesuai definisi tersebut bahwa bola bergerak mengarah ke sumbu x dan sumbu y secara bersama. Perpaduan arah tersebut membuat lintasan geraknya menjadi seperti parabola.

Pada gerak horizontal (Gerakan ke arah sumbu x) terjadi gerak lurus beraturan (GLB). Berbeda dengan gerak horizontalnya, gerak vertikal (Gerakan ke arah sumbu y) terjadi gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Hal ini terjadi dikarenakan adanya pengaruh dari gaya gravitasi bumi yang mengarah ke inti bumi. Gaya gravitasi ini pula lah yang membuat benda yang dilemparkan ke atas akan kembali menuju ke bawah (ke tanah).

Rumus Gerak Parabola Lengkap

Kecepatan Vox yang mengarah ke titik x :

Kecepatan Voy yang mengarah ke titik y :

Rumus mencari titik tertinggi gerak parabola :

Rumus mencari jarak terjauh gerak parabola :

Rumus mencari waktu sampai di titik tertinggi gerak parabola :

Rumus mencari waktu sampai di titik terjauh gerak parabola :

Rumus mencari letak benda pada saat tertentu :

Rumus mencari letak benda posisi mendatar :


Keterangan dari rumus di atas :

• Vo = Kecepatan awal
• ὰ = Sudut elevasi
• t  = Waktu
• g = Kecepatan gravitasi

2.      Gerak Melinggkar

a.      Pengertian Gerak melingkar

Gerak melingkar yaitu Gerak melingkar merupakan/ yang dimaksud Gerak melingkar arti Gerak melingkar/ definisi Gerak melingkar.

Gerak melingkar adalah gerak suatu benda yang menempuh lintasan berupa lingkaran. Contoh benda yang bergerak melingkar dimulai dari benda-benda besar seperti planet-planet dan bulan sampai benda-benda kecil seperti electron-elektron dalam atom.

b.      Frenkunsi dan periode

Periode (T) didefinisikan sebagai selang waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk menempuh satu putaran (satu kali melingkar). Misalnya jika menempuh satu kali lingkaran, suatu benda memerlukan waktu 5 sekon, periode benda tersebut 5 sekon.

Frekuensi (f) yaitu banyaknya putaran yang dapat dilakukan oleh suatu benda dalam selang waktu 1 sekon. Misalnya dalam 1 sekon suatu benda dapat mengitari lingkaran sebanyak 5 kali, frekuensi benda tersebut 5 putaran per sekon. Satuan putaran per sekon dinamakan hertz (Hz).
Hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut:
T = 1/f

atau
f = 1/T

keterangan:
T = periode (sekon)

f = frekuensi (Hz).

c.       Kecepatan linear dan kecepatan sudut

 Kecepatan linear (v) adalah kecepatan yang arahnya menyinggung lingkaran (satuan : m/s).  Kecepatan ini biasa juga disebut kecepatan tangensial (tangensial artinya garis singgung).

Kecepatan sudut adalah besarnya sudut yang ditempuh per satuan waktu ( satuan : rad/s). Kecepatan sudut biasa juga disebut kecepatan anguler (anguler artinya sudut)

d.      Percepatan sentipetal

Percepatan sentripetal merupakan kecepatan tangensial seberapa cepat, atau kecepatan di mana benda bergerak mengorbit, berubah. Ini mencakup baik besar dan arah perubahan kecepatan tangensial. Ketika sebuah benda bergerak dengan gerakan melingkar, akselerasi selalu mengarahkan langsung di pusat lingkaran. Ini memiliki besaran yang berhubungan dengan kecepatan sudut dan kecepatan objek.

a_s = ω².r

Percepatan sentripetal berkaitan erat dengan gaya sentripetal. Menurut hukum Newton, gaya sentripetal sama dengan percepatan sentripetal dikalikan dengan massa benda. Dengan kata lain, gaya sentripetal adalah gaya total bekerja pada suatu benda yang menyebabkan untuk bergerak dalam lingkaran.

F_s = m.ω².r

Contoh gerak melingkar adalah bulan yang mengorbit bumi. Ketika bulan mengorbit, berada di bawah gaya yang dihasilkan dari gravitasi bumi. Ini berarti itu terus “jatuh” ke bumi dan, oleh karena itu, memiliki akselerasi sentripetal mengarah ke pusat bumi, meskipun mempertahankan kecepatan yang cukup untuk tinggal di orbit melingkar.