GERAK LURUS

A.      Besaran-besaran dalam gerak lurus

Gerak adalah perubahan kedudukan suatu benda terhadap titik acuan tertentu.Jadi sebuah benda dikatakan bergerak apabila posisi atau kedudukan benda setiap saat berubah dari satu titik ke titik lain sehingga benda itu melakukan perpindahan. Jenis-jenis gerak, yaitu: kinematika adalah kajian gerak tanpa meninjau penyebabnya, dan dinamika adalah kajian gerak dengan meninjau penyebabnya.

1.       Jarak dan Perpindahan

Perhatikan illustrasi berikut :

 

Dari gambar diatas benda  A mengalami perpindahan sejauh :

x₂ – x ₁    =   -1  -  (-7)  =   6  satuan

Sedang benda  B  mengalami perpindahan sejauh  : 

x₄  -  x ₃   =   2  - 9   =  -7   satuan

Jadi perpindahan adalah perubahan posisi benda yang dihitung dari posisi awal.

 

Sedangkan panjang lintasannya disebut jarak.

 

Dari gambar di atas

-        Perpindahan benda adalah: x2 – x1 = -7 – (-3) = -4 satuan

-        Jarak yang ditempuh benda adalah = 10 + 15 + 10 + 9 =  44 satuan

Jarak selalu bernilai positif sedangkan perpindahan dapat bernilai positif atau negatif. Perpindahan bernilai positif jika bergerak ke kanan dan bernilai negatif jika bergerak ke kiri.

 

2.       Kelajuan dan Kecepatan Rata-rata

Kelajuan  adalah jarak yang ditempuh  suatu benda dibagi selang waktu untuk menempuh jarak itu, sedangkan kecepatan adalah perpindahan suatu benda dibagi selang waktu untuk menempuhnya. Dalam bentuk persamaan, keduanya dapat dituliskan:

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata benda(m/s); s=jarak yang ditempuh benda(m);  ∆s = perpindahan benda (m); 

∆t = waktu tempuh (s)

 

3.       Percepatan dan Percepatan rata-rata

Percepatan diartikan perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Percepatan merupakan besaran vektor sedangkan perlajuan adalah besaran skalar.

Percepatan rata-rata diartikan sebagai perubahan kecepatan benda dibagi waktu perubahannya. Persamaannya ditulis:

4.       Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan kecepatan tetap. 

a. Grafik jarak terhadap waktu (s-t) pada GLB

 

 

Tampak pada gambar bahwa grafik jarak (s) terhadap waktu (t) berbentuk garis lurus miring ke atas melalui titik asal koordinat O (0,0). Ditinjau dari kemiringan grafik, maka:

Dengan demikian, jika grafik jarak terhadap waktu (s-t) dari dua benda yang bergerak beraturan berbeda kemiringannya, grafik dengan sudut kemiringan besar menunjukkan kecepatan yang lebih besar.

b.      Grafik kelajuan terhadap waktu (v-t) pada GLB

 

 

Tampak pada gambar bahwa grafik v-t berbentuk garis lurus horizontal. Bentuk ini menunjukkan bahwa pada GLB, kelajuan selalu tetap untuk selang waktu kapan pun.

 

c.      Hubungan antara jarak, kelajuan, dan selang waktu pada GLB

Pada GLB, kelajuan selalu tetap. Jarak sebanding dengan selang waktu sehingga persamaan GLB secara matematis dituliskan:

Keterangan: v = kecepatan (m.s^-1), s = jarak tempuh (m), t = waktu yang diperlukan (s)

Jika diperhatikan grafik v-t di atas, pada GLB jarak (s) merupakan luas daerah yang dibatasi oleh v dan t.

 

5. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Persamaan pada GLBB:

Keterangan:

v₀ = kecepatan awal (m/s),  v_t = kecepatan akhir (m/s), a = percepatan (m/s²), t = selang waktu (s), s = jarak yang tempuh benda (m).

Grafik hubungan antara kecepatan dengan waktu (v-t) pada GLBB adalah sebagai berikut:

 

Untuk menentukan jarak yang ditempuh pada GLBB dapat dengan menghitung luas daerah dibawah kurva.

Grafik hubungan antara jarak dengan waktu (s-t) pada GLBB adalah sebagai berikut:

 

B.      Gerak Vertikal

1.     Gerak jatuh bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak suatu benda yang jatuh dari ketinggian tertentu terhadap tanah tanpa kecepatan awal dengan percepatan konstan.  Benda yang jatuh bebas ini makin mendekati tanah (bumi) maka kecepatannya semakin bertambah, bahkan kecepatan tertinggi tercapai ketika benda saat mencapai tanah karena dipengaruhi gaya gravitasi bumi dan setelah mencapai tanah maka kecepatan benda sama dengan nol (v_t = 0 ).

Gerakan benda ini adalah gerak dipercepat sehingga rumus-rumusnya mengacu gerak lurus berubah beraturan dipercepat dimana S =  h ,  a =  g .

 

2.     Gerak benda dilempar vertikal keatas

Benda yang dilempar vertikal keatas, maka kecepatannya semakin lama semakin berkurang secara beraturan setiap saat, bahkan ketika benda mencapai  titik tertinggi ( h_max) maka benda akan berhenti sesaat (v_t=0 ) yang selanjutnya melakukan gerak jatuh bebas.

Jadi gerak vertikal adalah gerakan suatu benda dengan kecepatan awal tertentu dan lintasannya lurus vertikal ke atas dengan percepatan semakin berkurang secara konstan.

Gerakan benda ini seperti  GLBB  diperlambat, sehingga rumusnya mengacu  gerak lurus berubah beraturan diperlambat.  lihat (i  dan ii) tanda  (-)  dan rumus  (iv).