Gerak Lurus : Pengertian, Gerak Lurus Beraturan (GLB), Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), Percepatan, Serta jarak dan Perpindahan
Daftar Materi IPA Terpadu
Seorang penumpang melakukan perjalanan dengan menggunakan bus kota. Menurutmu, apakah ia melakukan gerak? Ia sebenarnya tidak melakukan gerak, tetapi hanya berpindah tempat karena ada pergerakan dari bus.
Bagi orang –orang di luar bus, penumpang tersebut dianggap melakukan gerak, tetapi bagi orang –orang yang berada di dalam bus itu, ia tidak melakukan gerak berpindah. Dengan demikian, bergerak atau tidaknya objek bergantung pada asal kedudukannya.
Berdasarkan uraian tersebut, suatu benda dikatakan bergerak apabila kedudukan atau posisinya berubah terhadap sesuatu yang diam. Sesuatu yang diam yang dijadikan acuan bergerak atau tidak bergeraknya benda, disebut titik acuan.
Dengan demikian, gerak bersifat relatif karena berdasarkan satu acuan suatu benda dikatakan bergerak, sedangkan oleh acuan lainnya suatu benda dikatakan tidak bergerak.
1. Pengertian Gerak
Gerak adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda. Ketika terjadi perubahan posisi, berarti terdapat suatu posisi awal dan posisi akhir. Posisi awal dalam gerak diistilahkan sebagai titik acuan. Contoh lain, yaitu pada saat kita mengedipkan mata, berarti kita telah menggerakkan kelopak mata dengan titik acuan kelopak terbuka.
Suatu benda dikatakan bergerak terhadap benda lain jika mengalami perubahan kedudukan terhadap benda lain yang dijadikan titik acuan. Sedangkan gerak lurus adalah suatu gerak yang mempunyai lintasan lurus.
Gerak terdiri atas dua macam, yaitu gerak nyata dan gerak semu. Gerak nyata atau gerak sebenarnya merupakan gerak yang benar –benar terjadi karena ada perubahan dari titik acuan. Contoh ketika berangkat ke sekolah, kamu melihat seseorang mengendarai motor, seseorang mengendarai mobil, dan orang berjalan menuju suatu tempat.
Sedangkan gerak semu yaitu gerak dimana suatu benda yang diam tampak seakan –akan bergerak misalnya apabila kita mengendarai mobil, pohon –pohon yang kita lalui seolah –olah turut bergerak.
Menurut arah geraknya, gerak terdiri dari gerak lurus, gerak parabola, dan gerak melingkar. Namun, kita hanya akan membahas gerak lurus saja.
2. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak lurus adalah gerak suatu benda sepanjang garis lurus. Contohnya orang atau atlet yang melakukan lari sprint 100 m berada pada suatu garis lurus.
a. Pengertian Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Ketika kereta dinamika meluncur, pita pencatat waktu membentuk titik –titik yang tampak seperti gambar di samping. Titik –titik tersebut menunjukkan garis lurus dan jaraknya berurutan sama. Hal ini berarti gerak benda itu termasuk gerak lurus dengan kecepatan atau kelajuan tetap yang disebut gerak lurus beraturan.
Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat tetap. Kecepatan tetap adalah saat benda menempuh perpindahan yang sama selang waktu yang dibutuhkan juga sama. Gerak lurus beraturan disingkat GLB. Grafik geraklurus beraturan dapat dilihat di bawah.
Semakin besar kemiringan (sudut v o t), maka laju/kecepatan semakin besar. Semakin kecil kemiringan (sudut v o t), maka kecepatan semakin kecil. Pada GLB berlaku lintasannya lurus, percepatan tetap, dan kecepatan tetap.
b. Jarak dan Perpindahan
Perhatikan di atas! Jika seseorang pergi dari rumah kepasar, kemudian kembali lagi ke rumah. Tahukah kamu berapakah jarak dan perpindahannya? Besarnya jarak yang ditempuh merupakan jarak dari rumah ke pasar ditambahkan dengan jarak dari pasar ke rumah.
Jadi, jarak yang ditempuh adalah 200 m + 200 m = 400 m. Adapun untuk menentukan besarnya perpindahan, kamu perlu memerhatikan arah perpindahannya. Perpindahan yang ditempuh adalah 200 m ke arah pasar(+200 m) dan 200 m ke arah rumah yang letaknya berlawanan dengan arah ke pasar (–200 m).
Jadi, perpindahan yang telah ditempuh adalah 200 m + (–200 m) = 0 m. Hal ini berarti meskipun orang tersebut bergerak, tetapi perpindahan yang dilakukan adalah nol karena kedudukan awal dan akhirnya sama.Dari pembahasan di atas, dapat kita nyatakan pengertian jarak dan perpindahan sebagai berikut.
“Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda tanpa memerhatikan arah, sedangkan perpindahan adalah panjang lintasan yang ditempuh benda dengan memerhatikan arahnya.”
c. Kecepatan dan Kelajuan
Setelah kamu memahami perbedaan antara jarak dan perpindahan, tahukah kamu perbedaan antara kelajuan dan kecepatan? Suatu benda yang bergerak lurus, jarak terhadap posisi awalnya (s) terus berubah sesuai dengan selang waktunya (t).Dapat kita nyatakan pengertian kelajuan dan kecepatan sebagai berikut.
“Kelajuan adalah perubahan jarak terhadap posisiawalnya dalam suatu selang waktu tertentu tanpamemerhatikan arahnya, sedangkan kecepatan adalahkelajuan dengan memerhatikan arahnya.”
Secara matematis, persamaan kelajuan dapat didefinisikan sebagai berikut.
v | = | s | ……………. (5 - 1) | ||
t |
Keterangan:
v = kelajuan (m/s)
s = jarak (m)
t = selang waktu (s)
Tahukah kamu bagaimana grafik benda yang bergerak dengan laju tetap? Benda yang bergerak dengan laju tetap,dapat dinyatakan dalam grafik laju (v) terhadap waktu (t)dan jarak (s) terhadap waktu (t), seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah ini.
Meskipun satuan kelajuan dalam SI adalah m/s, pada kehidupan sehari –hari sering kamu jumpai satuan kelajuan dalam km/jam. Nah, tahukah kamu bagaimana mengubah satuan m/s ke dalam km/jam atau sebaliknya? Agar kamu lebih memahaminya, mari kita konversikan kedua satuan tersebut.
1 km = 1.000 m (meter) | = | 1 | km | = | 1.000 m | = | 5 m |
1 jam = 3.600 s (sekon) | jam | 3.600 s | 18 s |
Jadi, dapat kita tuliskan konversi satuan m/s dan km/jam sebagai berikut.
1 km/jam | = | 5 | m/s | atau | 1 m/s | = | 18 | km/jam | ||
18 | 5 |
Dalam kehidupan sehari –hari, sulit untuk mempertahankan gerak suatu benda dalam kelajuan yang tetap. Sebagai contoh, ketika kamu naik sepeda, kamu akan mengurangi kelajuan ketika hendak berhenti atau berbelok dan ketika akan berjalan atau setelah berbelok, kamu akan menambah kelajuan kembali. Hal ini berarti laju suatu benda selalu mengalami perubahan atau laju kendaraan tidaklah tetap.
Nah, untuk kasus seperti ini, bagaimanakah menentukan kelajuannya? Untuk laju yang selalu berubah-ubah, kamu perlu menghitung kelajuan rata-rata. Kelajuan rata-rata adalah hasil bagi lintasan total yang ditempuh suatu benda dengan selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh lintasan tersebut. Secara matematis, kelajuan rata-rata dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.
kecepatan rata -rata | = | lintasan yang ditempuh |
waktu total |
v- | = | s1 + s2 + s3 + ………… | (5-2) |
t1 + t2 + t3 + ………… |
Keterangan:
v = kelajuan rata-rata (m/s)
s = lintasan yang di tempuh benda (m)
t = selang waktu untuk menempuh lintasan (s)
Contoh dan Pembahasan
1. Konversikan satuan kelajuan berikut!
a. 72 km/jam = ... m/s
b. 50 m/s = ... km/jam
Jawab:
a. | 72 km/jam | = | 72 | x | 5 | m/s |
18 | ||||||
= | 20 m/s |
b. | 50 m/s | = | 50 | x | 18 | km/jam |
5 | ||||||
= | 180 km/jam | |||||
2. Sebuah bus melaju di jalan tol yang lurus. Selama 30 menit pertama bus itu menempuh jarak 45 km, 15 menit selanjutnya menempuh jarak 15 km, dan 15 menit selanjutnya menempuh jarak 20 km. Tentukanlah kelajuan rata –rata bus tersebut!
Jawab:
Diketahui | s1 | = | 45 km | t1 | = | 30 menit | |
s2 | = | 15 km | t2 | = | 15 menit | ||
s3 | = | 20 km | t3 | = | 15 menit |
kelajuan rata –rata (v) = .... ?
v- | = | lintasan yang ditempuh benda |
waktu total | ||
= | 45 km + 15 km + 20 km | |
30 menit + 15 menit + 15 menit |
= | 80 km | |
60 menit | ||
= | 80 km | |
1 jam | ||
= | 80 km/jam |
3. Sebuah motor melaju sejauh 6 km dalam waktu 15 menit. Berapakah kelajuan motor tersebut?
Jawab:
Diketahui: s = 6 km
t | = | 15 menit | = | 15 | jam |
60 | |||||
= | 1 | jam | |||
4 |
kelajuan (v) = .... ?
= | s | = | 6 km | = | 24 km/jam | ||
t | 1 | jam | |||||
4 |
3. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah. Percepatan adalah perubahan kecepatan terhadap selang waktu.
Telah dijelaskan bahwa gerak dengan kecepatan atau kelajuan tetap (steady speed) pada lintasan yang berupa garis lurus, disebut gerak lurus beraturan. Maka pada bagian ini kamu akan disajikan tentang gerak lurus yang kecepatannya berubah secara beraturan yang disebut gerak lurus berubah beraturan.
Gerak lurus berubah beraturan merupakan gerakan benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya mengalami perubahan yang teratur. Gerakan ini disingkat GLBB. GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat disebut gerak dipercepat. Coba perhatikan gambar di bawah ini.
Contohnya: Benda yang jatuh bebas, semakin ke bawah kecepatannya semakin besar. Sebaliknya, GLBB yang kecepatannya semakin lambat disebut gerak diperlambat. Contohnya benda yang dilempar ke atas, semakin ke atas kecepatannya semakin lambat dan kendaraan yang akan berhenti kecepatannya dikurangi sehingga nol.
Grafik GLBB dipercepat dari pita ticker timer
Grafik GLBB diperlambat dari hasil ketikan ticker timer
4. Percepatan
Pada saat kendaraan akan bergerak, saat bergerak, dan akan berhenti kecepatannya tidak sama dan mengalami perubahan. Kecepatan awalnya lebih rendah daripada saat bergerak, dan pada saat bergerak kecepatan mobil ditambah sehingga mobil memperoleh tambahan kecepatan yang disebut gerak dipercepat.
Tambahan kecepatan per sekon disebut percepatan. Contoh kelereng bergerak ke bawah, semakin ke bawah kecepatannya semakin besar, berarti kelereng mendapat tambahan kecepatan yang disebut percepatan. Apabila akan berhenti mobil direm. Kecepatannya berkurang sampai berhenti dengan kecepatan nol. Gerak ini disebut gerak diperlambat. Satuan dari percepatan dan perlambatan itu m/s2.
Percepatan dapat dirumuskan seperti berikut ini:
Percepatan (a) | = | Kecepatan (v) | sehingga | a | = | v | atau |
Waktu (t) | t |
Percepatan (a) | = | Kecepatan akhir (vt) | - | Kecepatan awal (v0) |
Selang Waktu (Δt) | ||||
Untuk perlambatan kecepatan awal dikurangi kecepatan akhir.
Contoh Soal:
1) Sebuah mobil mula –mula diam kemudian mulai bergerak. Setelah 3 sekon kecepatannya 6 m/s, setelah 6 sekon menjadi 12 m/s, dan setelah 9 sekon menjadi 18 m/s, maka besarnya percepatan mobil itu adalah ….
Diketahui:
Kecepatan setiap 3 sekon (v) = 6 m/s
Waktu (t) = 3 sekon
Maka percepatannya (a) : percepatan (a) =
a | = | 6 | = | 2 m/s2 |
3 |
2) Sebuah motor mulanya diam dan setelah 20 sekon kecepatannya120 m/s, maka percepatannya menjadi ....
Diketahui:
Kecepatan (v) = 120 m/s
Waktu (t) = 20 s
Maka percepatannya (a)
perceptan (a) | = | kecepatan (v) |
waktu (t) |
a | = | 120 | = | 60 m/s2 |
20 |
3) Sebuah mobil dipercepat dari diam menjadi 10 m/s dalam waktu 5 sekon, dan dari 36 km/jam menjadi 108 m/s dalam waktu 6 sekon. Maka hitunglah percepatan rata –rata untuk setiap masalahnya!
Jawab:
a) dari diam (v0 = 0 m/s) menjadi vt = 10 m/s dalam waktu (t) = 5 sekon:
maka:
percepatan (a) | = | kecepatan akhir (vt) | - | kecepatan awal (v0) |
selang waktu (Δt) | ||||
= | 2 m/s2 | |||
b) dari kecepatan (v0 = 36 km/jam) menjadi vt = 108 km/jam dalam waktu ( t) = 6 sekon:
– v0 dari 36 km/jam diubah menjadi m/s, 1 km/s = 5/18 m/s
v0 = 36 km/s x 5/18 m/s = 10 m/s
– vt dari 108 km/jam diubah menjadi m/s
= 108 km/jam x 5/18 m/s = 30 m/s
– dalam waktu ( t) = 6 sekon
maka:
percepatan (a) = 3,33 m/s2
4) Sebuah motor yang sedang bergerak dengan kecepatan 30 m/s direm dengan perlambatan 4 m/s2. Berapa lama motor itu bergerak sampai mencapai kecepatan 10 m/s dan motor sampai berhenti?
a. waktu untuk sampai 10 m/s (t):
Diketahui:
Kecepatan awal Vo = 30 m/s
Kecepatan akhir Vt = 10 m/s
Perlambatan(a) = 4 m/s2.
Maka: perlambatan (a) =
4 | = | 30 - 10 |
t | ||
4t | = | 20 |
t | = | 5 sekon |
b. waktu yang berhenti (0 m/s):
Diketahui:
Kecepatan awal Vo = 30 m/s
Kecepatan akhir Vt = 0 m/s
Perlambatan (a) = 4 m/s2.
Maka:
percepatan (a) | = | kecepatan akhir (vt) | - | kecepatan awal (v0) |
selang waktu (Δt) | ||||
4 | = | 30 - 10 |
t | ||
4t | = | 30 |
t | = | 7,5 sekon |
