BAHANN AJAR GERAK LURUS BERATURAN DAN GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN
Kompetensi Dasar : 3.3 Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan
kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan 4.3 Menyajikan data dan grafik hasil percobaan untuk menyelidiki sifat
gerak benda yang bergerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan. Materi Pembelajaran Gerak lurus dengan kecepatan dan percepatan konstan Indikator Pertemuan 1
3.3.1 3.3.2 3.3.3 4.3.1
: mendeskripsikan perbedaan jarak dan perpindahan : menganalisis jarak dan perpindahan : mendeskripsikan perbedaan kecepatan dan kelajuan : menganalisis perbedaan jarak, perpindahan, kecepatan dan kelajuan melalui percobaan Pertemuan 2 3.3.4 : mengidentifikasi besaran Fisika pada GLB 3.3.5 : menganalisis jarak dan perpindahan suatu benda yang bergerak lurus beraturan 4.3.2 : melakukan eksperimen gerak lurus dengan kecepatan konstan 4.3.3 : menyajikan data dalam bentuk tabel / grafik. 4.3.4 : menyelidiki hubungan antara jarak dan waktu pada GLB Pertemuan 3 3.3.6 : Menyelidiki hubungan antara kecepatan dengan waktu tempuh benda yang bergerak lurus berubah beraturan 3.3.7 : Menentukan percepatan benda yang bergerak lurus berubah beraturan 3.3.8 : Menerapkan konsep GLBB untuk memecahkan permasalahan dalam kehidupan sehari-hari 3.3.9 : Mengkalisfikasikan peristiwa GLBB dalam kehidupan sehari-hari 4.3.5 : Menggambarkan grafik hubungan antara jarak dan waktu, kecepatan dan waktu, percepatan dan waktu pada benda yang bergerak dengan percepatan konstan 4.3.6 : Menyelidiki hubunga antara s dan t melalui percobaan GLBB
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
Pertemuan 4 3.3.10 : menjelaskan gerak jatuh bebas dan gerak vertikal 4.3.7 : Menyelidiki hubungan antara ketinggian (h) dan waktu (t) berdasarkan data yang disajikan Materi Pokok Gerak Lurus A. GERAK LURUS 1. Pengertian Gerak Lurus Coba Anda amati fenomena berbagai benda di bawah ini!
Apakah semua benda tersebut bergerak? Suatu benda dikatakan bergerak apabila kedudukannya senantiasa berubah terhadap suatu acuan tertentu. Valentino Rossi adalah seorang pembalap tanggung di ajang MotoGP. Sampai tahun 2005, ia telah menjadi juara dunia tujuh kali. Pad auji coba di Sirkuit Sepang, Malaysia, ‘the Doctor”, julukan Valentino Rossi, mampu mencatat waktu tercepat. Waktu rata-rata yang ia perlukan untuk menempuh lintasan sepanjang 5,5 km adalah 2 menit 02,140 sekon atau 122,140 sekon, setelah melewati 75 putaran/lap. Dengan catatan waktu tersebut, berarti berarti kelajuan rata-rata Rossi adalah 45,030 m/s atau 162,108 km/jam. Dari ilustrasi tersebut, kita dapat menemukan beberapa konsep fisika antara lain, gerak, panjang lintasan, waktu tempuh, dana kelajuan. Banyak sekali konsep fisika yang dapat dipelajari dari arena balap mobil atau motor. Salah satu konsep fisika yang mendasari arena ini adalah gerak lurus. Dalam aktivitas sehari-hari, kita tidak pernah lepas dari gerak. Kita berangkat sekolah dikatakan bergerak. Menulis, berjalan, olahraga, berseeda, dan aktivitas lainnya tidak lepas dari gerak. Bilamanakah suatu benda dikatakan bergerak?
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
Dalam bergerak, para pembalap meninggalkan atau menuju acuan tertentu. Dengan kata lain, para pembalap mengalami parubahan kedudukan dari acuan tertentu. Jadi, suatu benda dikatakan bergerak jika terjadi perubahan kedudukan dari acuan tertentu. Ditinjau dari lintasannya gerak dapat dibedakan menjadi 3 yaitu : 1). Gerak lurus (translasi) Adalah gerak yang mempunyai lintasan lurus 2). Gerak melingkar (rotasi) Adalah gerak yang mempunyai lintasan berupa lingkaran 3). Gerak parabola Adalah gerak yang mempunyai lintasan berupa parabola. 2. Jarak dan Perpindahan Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda dalam selang waktu tertentu, dan merupakan besaran skalar. Perpindahan suatu benda menunjukkan berapa jauh benda itu berpindah dan ke mana arahnya. Perhatikan gambar di bawah ini :
Jadi jarak AB = jarak BA, tetapi untuk perpindahan. Perpindahan AB = - perpindahan BA Maka jarak merupakan besaran skalar dan perpindahan merupakan besaran vektor. Coba anda amati pada gambar di bawah ini !
Dari pengertian dapat diambil kesimpulan bahwa jarak adalah lintasan yang ditempuh oleh suatu benda, sedangkan perpindahan adalah perubahan posisi atau tempat suatu benda dihitung dari posisi awal benda tersebut. Jarak = OP + PQ , Perpindahan = OQ (ke kanan)
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
3. Kelajuan dan Kecepatan (Velocity) Dalam pengamatan sehari-hari sering anda mencampuradukan istilah kelajuan dan kecepatan. Tetapi dalam fisika,kedua besaran tersebut memiliki perbedaan yang jelas. Misalnya anda melihat spidometer sebuah mobil menunjukkan 80 km/jam pada saat bergerak, maka yang anda maksud adalah kelajuan mobil dan merupakan besaran skalar. Sedangkan bila anda menyatakan mobil bergerak 80 km/jam ke barat, maka yang anda maksud adalah kecepatan mobil dan merupakan besaran vektor. 4.
Kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata • Kelajuan rata-rata adalah jarak yang ditempuh benda sepanjang lintasannya dibagi waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tersebut.
Contoh : mobil bergerak dengan kelajuan 60 km/jam apa artinya ? Bahwa setiap satu jam mobil menempuh jarak 60 km. 5. Kecepatan rata-rata Adakah perbandingan antara perpindahan suatu benda terhadap waktu yang diperlukan, tanpa memperhatikan jenis jarak yang ditempuh
Contoh : kecepatan sepeda motor 35 km/jam dengan arah tertentu. Apa artinya ? Bahwa setiap satu jam sepeda motor mengatami perpindahan sejauh 35 km. 6. Percepatan (acceleration) Untuk mengamati kecepatan gerak suatu benda, apakah dipercepat atau diperlambat perhatikan ilustrasi berikut ini ! Jika sepeda bergerak menuruni jalan yang menurun dipercepat karena mengalami perubahan kecepatan (V2 > V1,), sedangkan pada sepeda bergerak diperlambat dalam kondisi naik dan perubahan kecepatan (V2 < V1,). Jadi perubahan kecepatan tiap satuan waktu disebut percepatan (a) Bila benda bergerak dengan kecepatan V1 = Vo pada saat t1 = 0 kemudian dipercepat dengan kecepatan V2= Vt pada saat t2 = t maka :
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
Untuk a (+) artinya dipercepat dan a (-) artinya diperlambat. Missal : - mobil dipercepat sebesar 4 m/s2 , dapat ditulis (a = 4 m/s2) - mobil mengalami perlambatan sebesar 2 m/s2, dapat ditulis (a = 2m/s2). B. GERAK LURUS BERATURAN (GLB) Setelah Anda belajar gerak lurus, sekarang Anda harus tahu apa itu Gerak Lurus Beraturan (GLB) ? Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda perlu perhatikan gambar di bawah ini !
Ternyata selama sepeda bergerak dalam selang waktu tertentu kecepatannya tetap, maka gerak semacam ini disebut gerak lurus beraturan. Bila digambarkan dengan hasil rekaman ticker timer pada percobaan GLB akan diperoleh pola sebagai berikut :
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
Misalnya : Sepeda bergerak lurus beraturan dengan kecepatan 10 m/s, berarti bahwa sepeda menempuh jarak sejauh 10 m dalam waktu 1 sekon. Persamaannya menjadi :
C. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB) Untuk lebih ielas lagi apa itu GLBB ? Perhatikan dan amati qambar di bawah ini !
Dari gambar di atas, sepeda bergerak dalam selang waktu tertentu kecepatannya mengalami perubahan secara beraturan, maka gerak semacam ini disebut gerak lurus berubah beraturan. Pada percobaan GLBB, hasil rekaman ticker timernya sebagai berikut :
Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa semua benda yang bergerak GLBB mempunyai nilai percepatan tetap.
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
.
Untuk mencari jarak (s) yang ditempuh selama bergerak GLBB, dapat dicari dengan menghitung luas daerah yang di arsir. S = luas daerah yang diarsir S = luas trapesium S = (Vo + Vy) . ½ t = (Vo + (Vo + at) ½ t = ( 2Vo + at) ½ t
D. GERAK JATUH BEBAS (GJB) Pada prinsipnya semua benda yang dilepaskan dari ketinggian tertentu akan jatuh ke bumi karena pengaruh gaya gravitasi, dan benda itu bergerak dipercepat beraturan. Coba anda ingat kembali pada peristiwa gerak lurus dimana percepatan yang dialami benda disimbolkan (a), sedangkan gerak yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi maka percepatan gravitasinya disimbolkan (g) dan nilai percepatan gravitasinya di permukaan bumi g = 9,8 m/s 2, Sekarang kita amati bersama, apakah benda yang jatuh ke tanah dikatakan gerak jatuh bebas ? Misalnya : anda menjatuhkan kertas dengan batu kerikil pada ketinggian dan waktu yang sama, apakah akan jatuh bersama-sama ? Dan apa yang terjadi kalau kertas tersebut diremas-remas membentuk bola dan dijatuhkan pada ketinggian dan waktu yang sama pula ? Dari peristiwa itu dapat disimpulkan bahwa gesekan udara berpengaruh bagi benda yang bergerak. Oleh karenanya semua benda yang jatuh tanpa adanya gesekan dengan udara dan tanpa kecepatan awal,
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
maka benda itu disebut jatuh bebas. Secara konsep bahwa semua benda yang bergerak jatuh bebas akan jatuh bersama-sama tanpa memperhitungkan berat benda tersebut.
V0 Vt t g h
= = = = =
kecepatan awal (m/s) kecepatan pada t sekon (m/s) waktu (s) percepatan gravitasi (m/s2) ketinggian (m)
E. GERAK VERTIKAL KE ATAS (GVA) Saat anda melempar benda ke atas, apa yang terjadi pada gerak benda itu? Tentunya akan mengalami perlambatan akibat pengaruh gaya gravitasi, jadi perlambatannya a = -g (berlawanan dengan gerak benda).
-
Haryati
Pada ketinggian maksimum (hmax) hmax --> Vt = 0 (benda akan berhenti sesaat kemudian berbalik arah, kembali ke bawah.
Bahan Ajar Fisika Kelas X
F. GERAK VERTIKAL KE BAWAH (GVB) Pada dasarnya gerak vertikal ke bawah sama dengan gerak jatuh bebas, namun yang membedakan adalah adanya kecepatan awal. Karena GVB mempunyai kecepatan awal, maka gerak benda tentunya semakin cepat. G. GERAK PARABOLA Pada prinsipnya suatu benda bergerak parabola itu perpaduan dua gerak yaitu gerak lurus beraturan (GLB) clan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Anda pasti bisa mengamati gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya: peluru dilepaskan dari senapan serta cabang-cabang olag raga yang dasarnya menggunakan gerak parabola. (kiper menendang bola, lemparan bola bisbol, golf clan sebagainya) Jadi gerak suatu benda yang lintasannya berupa parabola disebut gerak parabola
Latihan Soal GERAK LURUS 1. Jika jarak Tasikmalaya - Bandung adalah 100 km. Sebuah bus berangkat dari Tasikmalaya pukul. 06.00 dan sampai di Bandung pukul 08.00. Berapakah kecepatan rata-rata metromini dalam perjalanannya ? 2. Sebuah mobil bergerak dengan kelajuan yang berubah-ubah pda tiaptiap jam, sehingga menghasilkan jarak yang berbeda-beda yaitu :
3. Seorang anak berlari dengan kecepatan 18 km/jam, setelah 5 sekon kecepatan anak menjadi 54 km/jam. Tentukan percepatan anak tersebut selama berlari.
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
GERAK LURUS BERATURAN 4. Suatu benda bergerak lurus beraturan dengan kecepatan 6 m/s, tentukan jarak yang ditempuh benda dalam selang waktu 8 sekon. 5. Mobil bergerak lurus beraturan, dalam selang waktu 30 menit menempuh jarak 30 km. Tentukan kecepatan mobil itu! 6. Dua mobil bergerak dalam lintasan lurus dengan arah yang saling berlawanan. Mobil pertama bergerak dari A dengan kecepatan tetap 15 m/s, sedangkan mobil kedua bergerak 2 sekon kemudian dari B dengan kecepatan tetap 25 m/s. Kedua mobil bertemu setelah mobil kedua bergerak selama. 7 sekon. Tentukan jarak A dan B. 7. Dua anak pelari marathon berangkat dari tempat dan arah sama. Anak pertama berfari dengan kecepatan tetap 5 m/s, 4 sekon kemudian anak kedua beriari dengan kecepatan tetap 9 m/s. setelah berapa sekon anak kedua akan menyusui anak pertama ? GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN 8. Sebuah benda dari keadaan diam, bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s2. Tentukan : a). kecepatan benda setelah bergerak 2 s b). jarak yang ditempuh benda selama 4 s. 9. Sepeda motor bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. setelah bergerak selama 10 s motor tersebut berhenti. Tentukan : a). perlambatan yang dialami motor b). jarak yang ditempuh sampai motor berhenti 10. Kereta api Fajar Utama Yogyakarta bergerak dengan kecepatan10 m/s dan percepatan tetap yang dialami sebesar 2 m/s2, Tentukan jarak yang ditempuh kereta bila kecepatannya menjadi 20 m/s. 11. Benda bergerak lurus berubah beraturan digambarkan dalam diagram V -t
Tentukan : a). percepatan benda b), jarak yang ditempuh pd t = 2s.
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
GERAK JATUH BEBAS 12. Perhatikan gambar!
S Jika g = 10 m/s2 a). Buktikan waktu naik sama dengan waktu turun. b). Tentukan nilai h dan 13. Perhatikan gambar di bawah!
Jika g = 10 m/s2 Tentukan : a). waktu yang diperlukan sampai menyentuh air. b). kecepatan anak tepat akan menyentuh air. 14. Sebuah benda dilepaskan dari ketinggian 125 m di atas tanah, tanpa kecepatan awal dan g = 10 m/s2. Tentukan waktu yang diperlukan dari keadaan awal hingga mencapai ketinggian 80 m dari tanah. GVA DAN GVB 15. Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s dan g = 10 m/s2. Tentukan : a). waktu sampai di titik tertinggi b). tinggi maksimum yang dicapai diukur dari permukaan tanah. 16. Sebuah batu dilempar vertikal ke atas, setelah selang waktu 8 sekon batu kembali ke tempat semula, jika g = 10 m/s2. tentukan kecepatan awal batu tersebut. 17. Bola volley dilempar vertikal ke bawah dari sebuah gedung yang tingginya 180 m dengan kecepatan awal 4 m/s dan g = 10 mls2 Tentukan kecepatan dan waktu sampai tanah
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
Haryati
Bahan Ajar Fisika Kelas X
