Konsep Gerak

A. Gerak Lurus

1. Pengertian Gerak

Kita bisa mengatakan suatu bergerak apabila kedudukannya mengalami perubahan terhadap titik acuan. Hal ini membuktikan kalau gerak bersifat relatif. Dalam istilah gerak dikenal juga istilah yang disebut gerak semu, Gerak semu yaitu gerak suatu benda yang diam namun seolah olah benda tersebut bergerak. Contoh gerak semu yaitu gerak matahari yang terbit dari timur dan tenggelam di barat, padahal sebenarnya yang terjadi adalah matahari tidak bergerak atau diam, dan bumilah yang berotasi dari barat ke timur.

2. Jarak dan Perpindahan

Setiap Benda yang bergerak berarti benda tersebut mengalami perubahan kedudukan. Selisih antara kedeudukan akhir dan kedudukan awal dinamakan dengan Perpindahan.

Sedangkan untuk seluruh lintasan yang ditempuh oleh benda yang mengalami perpindahan disebut dengan Jarak. Jarak tergolong besaran skalar, dan untuk perpindahan merupakan besaran Vektor. 

Contoh soal Cerita;

Diketahui ada seorang siswa yang berjalan ke arah utara sejauh 3 km. Setelah itu, dia berbelok ke arah timur sejauh 4 km. Berapakah jarak yang sudah ditempuh siswa tersebut, serta berapakah perpindahannya?

Untuk mencari jarak yang ditempuh siswa tersebut, sobat harus mencari keseluruhan lintasan yang sudah ditempuh yakni 3 Km + 4 Km = 7 km dan untuk perpindahannya kita gambarkan seperti garis putus putus diatas yakni

3. Kecepatan Dan Kelajuan

Dalam gerak juga dikenal ada istilah Kecepatan dan Kelajuan. Kecepatan dapat diartikan sebagai perpindahan yang ditempuh suatu benda tiap satuan waktu, sedangkan yang dimaksud dengan kelajuan yaitu jarak yang ditempuh suatu benda tiap satuan waktu. Kecepatan tergolong besaran vektor, sedangkan untuk kelajuan merupakan besaran skalar.

Rumus dari Kelajuan dan Kecepatan adalah sebagai berikut;

4. Kelajuan Rata Rata

Kelajuan rata rata yaitu sasil bagi dari jarak total yang ditempuh suatu benda dengan selang waktu total yang dibutuhkan benda untuk menempuh perpindahan tersebut. Kelajuan rata-rata dapat dirumuskan sebagai berikut;

5. Gerak Lurus

Bedasarkan kelajuan yang ditempuh suatu benda, Gerak lurus Bisa Dibedakan Menjadi 2 yaitu;

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Pada Gerak Lurus Beraturan atau yang sering disingkat dengan GLB, benda mempuh jarak yang sama serta dalam selang waktu yang sama. Misalkan sebuah mobil melaju dan menempuh jarak 3 meter dalam waktu 2 detik, maka untuk 2 detik selanjutnya mobil tersebut menempuh jarak 3 meter lagi, dan seterusnya. Dengan kata lain perbandingan antara jarak dan waktu adalah selalu konstan atau kecepatannya selalau tetap. Kelajuan dan kecepatan pada GLB hampir sulit untuk dibedakan, hal ini karena lintasannya yang lurus Mengakibatkan jarak dan perpindahan yang ditempuh besarnya adalah sama.

GLB dapat Dirumuskan Sebagai Berikut;

Keterangan

S = Jarak (m)
T = waktu (s)
V = Kecepatan (m/s)

Dalam gerak lurus beraturan (GLB) antara jarak yang ditempuh dan waktu yang ditempuh dan digambarkan seperti grafik berikut ini;

Contoh Soalnya;

Doni Mengendarai sepeda dengan kecepata 4m/s. Berapakah jarak Yang di tempuh mobil tersebut selama 10 sekon?

Jawab;

Diketahui,

kecepatan (V) = 4m/s
waktu (t) = 10 s
ditanya, s=?
jarak (s) = 4 X 10 = 40 meter

Contoh soal dengan dua benda yang bergerak berlawanan arah.

Perhatikanlah gambar di bawah ini;

Ada 2 buah mobil yakni mobil A melaju dengan kecepatan20 m/s Dan Mobil B melaju dengan kecepatan 10 m/s . kedua mobil tersebut bergerak berlawanan arah, hitunglah kapan dan dimana mobil A akan berpapasan, jika diketahui keduanya mula mula berjarak 210 m.

Diketahui;

Kecepatan Mobil A (VA)= 20 m/s, sedangkan kecepatan mobil B (VB) = 10 m/s, dan jarak mobil A dan B = 210 m.

Ditanya, tA = ? (waktu saat mobil A akan Berpapasan dengan mobil B),

SA =? (jarak yang ditempuh mobil A ketika berpapasan Dengan Mobil B)

Jawab;

SA + SB = (Ketika mobil A Berpapasan Dengan Moil B)

VA t + VB t = 210 m

30. + 10 t = 210 m

30 t = 210, t= 210/30, t =7 sekon setelah Mobil A Berjalan

SA = VAt = 20.7 = 140 m.

Jadi Mobil A akan Berpapasan dengan Mobil B Setelah 7 sekon dan setelah berjalan 140 m

6. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Suatu benda yang mengalami Gerak lurus Berubah Beraturan (GLBB) mempunyai kecepatan yang berubah seiring dengan perubahan waktu. Sehingga dalam selang waktu yang sama perubahan jarak yang dicapai suatu benda tidaklah sama. Apabila perubahan jarak yang dicapai benda bertambah besar, maka keepatan benda tersebut juga akan ikut bertambah. Gerak seperti ini dinamakan dengan Gerak Lurus Berubah Beraturan Dipercepat. Juga sebaliknya, apabila prubahan jarak semakin kecil maka kecepatan benda juga akan semakin lambat, gerak semacam ini dinamakan Gerak Lurus Berubah Beraturan Diperlambat.

Kecepatan Akhir disaat tertentu berbeda dengan saat kecepatan awal, pada saat t = 0, yakni saat peninjauan gerak dilakukan.

Grafik Hubungan antara V dan T adalah sebagai berikut;

Berikut ini Persamaan Untuk menemukan Kecepatan Akhir, Jarak Yang ditempuh,dan Hubungan akhir antara kecepatan akhir dengan jarak tempuh:

Hampir Semua gerak yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari hari kita yang merupakan gerak lurus berubah beraturan, akan tetapi ada juga gerak yang merupakan kombinasi antara GLB dan GLBB Secara selang seling.

Contoh GLBB dalam Kehudupan sehari hari;

• Benda yang jatuh bebas
• Gerak seorang penerjun payung
• Gerak mobil di dalam balap mobil
• Gerak peluru yang ditembakkan pemburu

B. GAYA

Gaya merupakan besaran fisika berupa tarikan atau dorongan. Gaya dibedakan menjadi dua  macam yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh. 

Gaya sentuh adalah gaya yang terjadi akibat adanya kontak langsung antara benda yang menerima gaya dan benda yang melakukan gaya. Kontak tersebut bisa berupa persinggungan langsung antara dua benda atau melalui perantara lain. Contoh gaya sentuh :

• Olah raga tarik tambang; terjadi sentuhan antara orang dengan tali tambang tersebut.
• Mobil menabrak mobil lain; terjadi sentuhan antara kedua mobil.

Sedangkan pada gaya tak sentuh, benda yang memberi gaya dan benda yang menerima gaya tidak terjadi kontak langsung. Gaya bisa terjadi walaupun kedua benda tersebut terpisah jauh. Contoh gaya tak sentuh:

• Gaya tarik matahari pada planet yang mengelilinginya
• Gaya antara magnet dengan besi
• Gaya antara mistar kecil dan potongan kertas kecil yang telah digosokkan dirambut.

Salah satu alat utuk mengukur gaya adalah neraca pegas. Neraca ini berintikan sebuah pegas. Apabila dikenai gaya,pegas akan meregang. Jarak peregangan dapat dibaca pada skala neraca. Angka pada skala menunjukkan besar gaya yang sedang diukur.

Satuan gaya dalam SI (satuan internasional) adalah Newton, disingkat N.  Nama satuan ini diambil dari nama seorang ilmuwan Inggris, Sir Isaac Newton (1642-1727), sebagai penghormatan atas jasa-jasa beliau. Ia menemukan hukum tentang gerak dan gaya, serta gaya tarik bumi.

Dalam fisika, suatu besaran yang memiliki nilai dan arah disebut besaran vektor. Sedangkan besaran yang hanya memiliki nilai tetapi tidak memiliki arah disebut besaran skalar. Contoh besaran skalar antara lain,massa, waktu dan jumlah zat.

Suatu gaya dapat digambar dengan menggunakan diagram vektor yang berupa anak panah. Seperti di bawah ini:
 

Titik O di sebut titik pangkal dan titik A disebut titik ujung. Panjang ruas garis OA menyatakan nilai gaya dan arah anak panah menyatakan arah gaya.

Contoh, gaya F1   sebesar  3N kekanan dan gaya F2 sebesar 7N kekiri masing-masing satuan gaya adalah cm, dan dapat di gambarkan pada diagram vektor berikut.

  

RESULTAN GAYA
Resultan gaya adalah pengganti dari dua buah gaya atau lebih. Misalkan pada sebuah benda bekerja empat gaya maka resultan gayanya dituliskan seperti ini: R = F1 + F2 + F3 + F4. Resultan gaya di beri simbol R. Besar R dapat ditentukan dengan perhitungan aljabar, jika kedua gaya bekerja pada satu garis kerja.

Besar resultan gaya dapat di rumus kan sebagai berikut.

                     R = F1 + F2

Contoh soal:


Albert dan naila  menarik meja dengan gaya 60 N dan 40 N dalam arah yang sama, yaitu kekanan. Tentukan resultan gaya yang dialami meja.

Jawab:
F1 = 60N kekanan
F2 =40 N kekanan

Penyelesaian :
 R  = F1 + F2 
     = 60 + 40
     =  100N kekanan.  

Jadi, resultan gaya yang dialami meja tersebut sebesar 100N kekanan. 

Bagaimana jika gaya yang bekerja pada suatu benda tidak searah, tetapi berlawanan arah? 

Berdasarkan diagram vektor besar resultan gaya yang berlawanan dapat ditentukan dengan penjumlahan biasa.Tetapi, karena arahnya berlawanansalah satu gaya (yang lebih kecil) harus diberi tanda negatif.

Contoh soal :

Pada pertandingan tarik tambang tim A melakukan gaya sebesar 100N kekanan sedangkan tim B melakukan gaya sebesar 200N kekiri. Tentukan resultan gaya yang dialami tali tambang tersebut.

Jawab :
R = F1 + F2
   = -100N + 200 N
   = 100 N kekiri


KESEIMBANGAN

Keseimbangan adalah keadaan dimana dua gaya atau lebih bekerja pada senuah benda, tetapi tidak mengakibatkan perubahan sifat gerak benda. Dengan kata lain, resultan gaya-gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol.

Ditinjau dari ilmu fisika, benda tidak bergerak karena resultan gaya yang yang bekerja pada meja itu sama dengan nol. Benda yang berada dalam keadaan diam diakatakan berada dalam keadaan setimbang. Jadi, suatu benda dikatakan berada dalamkeadaan setimbang jika resultan gaya yang bekerja sama dengan nol. 

Tetapi, konsep seimbang tidak hanya terbatas pada benda yang diam. Benda yang bergerak pun dapat berada dalam keadaan seimbang. Keadaan seimbang untuk benda yang bergerak terjadi kalau sifatnya tidak berubah, yaitu kecepatan.  

C. HUKUM NEWTON

1. Hukum 1 Newton

Pada saat kamu duduk di mobil yang diam, tubuhmu cenderung mempertahankan posisinya, misalnya terhadap jalan raya. Namun,pada saat mobil bergerak secara tiba-tiba bagian bawah tubuhmu seolah-olah terpaksa ditarik kedepan oleh kursi mobil, sedangkan bagian atas tubuhmu masih ingin mempertahankan posisinya. Akibatnya, bagian atas tubuhmu seolah-olah terdorong kebelakang.

Pada saat mobil di rem terjadi sebaliknya. Tubuhmu cenderung ingin mempertahankan keadaannya, yaitu keadaan bergerak. Ketika mobil direm mendadak, kursi mobil menahan secara paksa bagian bawah tubuhmu. Sementara itu, bagian atas tubuhmu seolah-olah terdorong kedepan. 

Sifat benda yang demikian dalam fisika di sebut kelembaman atau inersia. Keadaan yang dipertahankan benda dapat berupa keadaan diam atau bergerak dalam kecepatan konstan. Sifat kelembaman benda ini diperkenalkan oleh Sir Isaac Newton (1642-1727) sebagai salah satu hukum dasar dalam fisika. Hukum ini dapat diungkapkan menjadi :

  " Setiap benda cenderung mempertahankan keadaannya, yaitu tetap diam atau tetap bergerak dengan kecepatan konstan".

Newton menyusun banyak rumusan mengenal konsep-konsep fisika. Ungkapan di atas merupakan salah satu rumusannya mengenai konsep gerak yang dialami suatu benda. Oleh karena itu, untuk menghormati jasanya ungkapan itu disebut sebaga Hukum I Newton tentang gerak.

2. Hukum 2 Newton

Jika terjadi tabrakan antara sebuah mobil dengan kereta api, biasanya mobil akan terseret puluhan bahkan ratusan meter dari lokasi tabrakan sebelum akhirnya berhenti. Terseretnya mobil menunjukkan terjadinya perubahan kecepatan pada mobil tersebut. Karena massa mobil jauh lebih kecil dari pada massa kereta api, maka dengan gaya yang sama mobil mendapatkan percepatan yang sanagt besar sedangkan kereta api hampir tidak mengalami percepatan. Akibatnya,mobil terseret jauh sedangkan kereta api hampir tidak mengalami perubahan kecepatan sebelum mekanis mengeremnya. 

Kejadian ini termasuk dalam hukum newton yang kedua yang berbunyi :

 " Sebuah benda yang dikenai gaya akan mengalami percepatan yang besarnya berbanding lurus dengan besar gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda".

3. Hukum 3 Newton

Kamu bisa berjalan diatas lantai karena adanya gaya aksi reaksi. Saat berjalan kamu mendorong lantai dengan gaya aksi kebelakang. Akibatnya, lantai melakukan gaya reaksi yang sama besarnya dengan mendorong kakimu kedepan. Karena massa atau lantai bumi sangat besar, gaya yang diberikan kakimu tidak cukup untuk menggerakkan bumi. Tetapi, karena massa tubuhmu yang tidak terlampau besar dibandingkan bumi, gaya yang dilakukan bumi sudah cukup untuk menggerakkan tubuhmu kedepan. Dengan demikian kamu dapat berjalan.

Sejumlah percobaan menunjukkan bahwa kedua gaya tersebut sama besarnya, hanya arahnya yang berlawanan. Pasangan gaya tersebut di sebut gaya aksi reaksi. Gaya yang memberikan aksi maupun yang bereaksi dapat dipertukarkan. Namun biasanya gaya yang berinisiatif melakukan kerja disebut gaya aksi. Misalkan, kamu berinisiatif berjalan diatas lantai. Gaya yang kamu lakukan pada lantai disebut gaya aksi dan gaya yang dilakukan lantai pada kakimu disebut gaya reaksi.

Gaya aksi reaksi ini merupakan rumusan dari Hukum III Newton tentang gerak. Jika rumusan itu dinyatakan dengan kata-kata, diperoleh ungkapan sebagai berikut.

 " Setiap ada gaya aksi maka selalu ada gaya reaksi yang besarnya sama tetapi berlawanan arah".

Sekian sahabat cp, semoga ilmunya bermanfaat dan bisa membuka cakrawala pikiran kalian serta semoga ilmu yang kalian peroleh dari sini dapat membantumu menjelajahi dunia pendidikan.