GERAK Suatu benda dikatakan bergerak bila posisinya setiap saat berubah terhadap suatu acuan tertentu. Jadi, suatu benda dapat bergerak sekaligus diam tergantung acuan yang kita ambil. ambil. Dalam Dalam Fisika Fisika gerak gerak bersia bersiatt relati relati,, bergan bergantun tung g pada pada acuan acuan yang yang dipili dipilih h !Fisika !Fisika "ni#ersitas Jilid $% &'(. Posisi dan Perpindahan
)elokasikan suatu ob*ek berarti mencari tahu posisinya relati terhadap suatu titik ru*ukan, ru*ukan, biasanya biasanya titik asal dari suatu sumbu. sumbu. Sebagai Sebagai contoh, sebuah sebuah partikel berada pada + - m, berarti partikel tersebut berada se*auh -m di arah positi daari titik asal. Seandainya terletak pada + - m, lokaasi tersebut akan sama *auhnya dari titik asal tetapi pada arah yang berla/anan. 0ada garis sumbu, koordinat - m lebih kecil daripada koordinat ' m, dan keduany keduanyaa lebih lebih kecil kecil daripa daripada da koordi koordinat nat 1- m. tanda tanda plus plus untuk untuk koordi koordinat nat tidak tidak perlu perlu dituliskan, dituliskan, tetapi tanda negati harus selalu ditulis !Fisika Dasar Edisi Ketu*uh Ketu*uh Jilid $, 233-% '-(. 0erubahan dari posisi + ' ke posisi lain + 2 disebut perpindahan ! Δ x (, Δ x
= x2 – x1
0erpindahan adalah contoh dari besaran #ektor, yaitu besaran yang memiliki arah dan magnitudo. !'( magnitudo, adalah *arak antara posisi a/al dan akhir. !2( arah, dari posisi a/al ke posisi posisi akhir akhir dapat dapat ditun* ditun*ukk ukkan an dengan dengan tanda plus plus atau atau negati negati apabil apabilaa gerak gerak ada di sepan*ang sumbu tunggal ! Fisika Dasar: Edisi Ketujuh Jilid I % '-(. Kecepatan Rata-rata dan Laju Rata-rata
Δ x x 2 x 1 Δ t = t 2 t 1 −
vavg =
−
(kecepatan rata-rata )
4a*u ratarata sa#g adalah cara lain untuk menggambarkan 5seberapa cepat6 suatu partikel bergerak. Sementara kecepatan ratarata #a#g melibatkan perpindah perpindahan an partikel
Δ x , la*u
ratarata sa#g melibatkan *arak total yang tercakup !misalnya, *umlah meter bergerak(, tidak bergantung pada arah7 yaitu savg =
jarak total Δ t
( Fisika Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I % '8(
Speedometer dalam dalam suatu mobil mengukur la*u, bukan kecepatan !speedometer tidak dapat menentukan arah(. Percepatan
Ketika kecepatan partikel berubah, partikel dikatakan mengalami percepatan. "ntuk gerakan sepan*ang sumbu, percepatan ratarata aa#g selama inter#al /aktu tertentu
Δ t
adalah v2 v 1 t 2 t 1 −
aavg =
−
=
Δ v Δ t
di mana partikel memiliki kecepatan # ' pada t' dan #2 pada t2, percepatan sesaat adalah turunan dari kecepatan terhadap /aktu% a=
dv dt
Satuan yang umum untuk percepatan adalah meter per detik per detik% m9s.s atau m9s 2. 0ercepatan memiliki magnitudo dan arah !besaran #ektor(. Artinya, percepatan dengan nilai positi berada pada arah sumbu positi dan percepatan dengan nilai negati berada pada arah sumbu negati. ! Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I % 23( Gerak Lurus eraturan (GL) dan Gerak Lurus eru!ah eraturan (GL)
Gerak lurus beraturan !G4:( adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan kecepatan tetap. v tetap Sedangkan Gerak lurus berubah beraturan !G4::(, adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Jadi, ciri utama G4:: adalah bah/a dari /aktu ke /aktu kecepatan benda berubah, semakin lama semakin cepat. Dengan kata lain gerak benda dipercepat. ;amun demikian, G4:: *uga dapat berarti, bah/a dari /aktu ke /aktu kecepatan benda berubah, semakin lambat hingga akhirnya berhenti. Dalam hal ini benda mengalami perlambatan tetap. ! Fisika Universitas Jilid 1% &'( a = tetap
Percepatan Konstan 0ercepatan nilainya bisa konstan atau mendekati konstan. )isalnya, anda dapat mempercepat la*u mobil dengan percepatan yang mendekati konstan ketika lampu lalu lintas berubah dari merah ke hi*au. Ketika kemudian anda mengerem mobil untuk berhenti, percepatan !atau perlambatan pada bahasa umum( mungkin akan mendekati konstan *uga. ! Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I % 2'(
Ketika percepatan konstan, percepatan ratarata dan percepatan sesaat adalah sama, dan kita dapat menulis persamaan% v− v 0
a aa#g
t −0
Di sini #3 adalah kecepatan pada saat t! dan v adalah kecepatan pada saat t setelahnya. Kita dapat menyusun ulang persamaan ini men*adi V = v0 + at
Dengan cara yang sama kita dapat menulis ulang kecepatan ratarata men*adi, x x 0
−
= + 1 # a#g.t #a#g > !#31#( #a#g #3 1 > at Akhirnya, diperoleh x-x 0 = v0t + ½ at 2
! Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I % 2&(
0erhatikan bah/a paling banyak hanya lima kuantitas yang mungkin terlibat dalam persoalan dengan percepatan konstan ini, yaitu "-"! # v# s# a# dan v !$ :iasanya, satu dari lima kuantitas ini tidak diketahui dalam soal, baik sebagai yang diketahui atau yang tidak diketahui. 0ertama kita dapat menghilangkan t untuk menghasilkan, v2 = v02 + 2a(x-x 0 )
0ersamaan ini berguna bila kita tidak mengetahui t dan tidak diperlukan untuk mencarinya. Kedua, kita dapat menghilangkan percepatan a untuk menghasilkan persamaan di mana a tidak muncul. "-"! % &v!'v(t dan akhirnya, kita dapat menghilangkan v! untuk menghasilkan "-"! vt ) % at * ! Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I % 2?(
@"K") ;EBC; "#K#$ % &'*&
0erlu dicatat bah/a yang ter*adi pada hukum $ ;e/ton adalah gaya total. Didapatkan bah/a benda yang a/alnya diam, akan tetap diam7 *ika pada a/alnya bergerak, akan tepat bergerak dengan arah yang sama dan kecepatannya tetap. @asil ini menun*ukkan bah/a
dalam hukum pertama ;e/ton, gaya total yang sama dengan nol adalah sama dengan tidak ada gaya sama sekali. 0ada saat sebuah benda tidak dikenai gaya, atau dikenai beberapa gaya yang hasil pen*umlahan #ektornya sama dengan nol, dapat dikatakan bah/a benda tersebut dalam kesetimbangan !euilibrium(. 0ada kesetimbangan, sebuah benda dapat diam atau bergerak pada garis lurus dengan kecepatan tetap. "ntuk sebuah benda dalam kesetimbangan, gaya total adalah nol. F 3 !benda dalam kesetimbangan( Supaya persamaan diatas tersebut benar, maka masingmasing komponen dari gaya total harus sama dengan nol, *adi F+ 3, F y o !benda dalam kesetimbangan(
! Fisika Universitas Jilid 1%-(
"#K#$ %% &'*&
@ukum ;e/ton $$ akan membicarakan keadaan benda *ika resultan gaya yang beker*a tidak nol. :ayangkan anda mendorong sebuah benda yang gaya F dilantai yang licin sekali sehingga benda itu bergerak dengan percepatan. )enurut hasil percobaan, *ika gayanya diperbesar 2 kali ternyata percepatannya men*adi. 2 kali lebih besar. Demikian *uga *ika gaya diperbesar & kali percepatannya lebih besar & kali lipat. Dan sini kita simpulkan bah/a percepatan sebanding dengan resultan gaya yang beker*a. Sekarang kita lakukan percobaan lain. Kali ini massa bendanya di#ariasi tetapi gayanya dipertahankan tetap sama. Jika massa benda diperbesar 2 kali, ternyata percepatannya men*adi > kali. Demikian *uga *ika massa benda diperbesar ? kali, percepatannya men*adi H
kali percepatan semula. Dan sini kita bisa simpulkan bah/a
percepatan suatu benda berbanding terbalik dengan massa benda itu. Kedua kesimpulan yang diperoleh dari eksperimen tersebut dapat diringkaskan dalam @ukum ;e/ton $$ % 0ercepatan suatu benda sebanding dengan resultan gaya yang beker*a dan berbanding terbalik dengan massanya, matematik hukum ini ditulis % a
= m.F
atau ΣF = m.a
! Fisika Universitas Jilid 1% I(
"#K#$ %%% &'*&
Dua benda dikatakan berinteraksi apabila mereka mendorong atau menarik satu sama lain yaitu ketika gaya beker*a pada tiap benda karena benda yang lain. ontoh, misalkan sa*a saat meletakkan buku !:( bersandar pada kotak kayu !(. Kemudian buku dan kotak
berinteraksi, terdapat gaya horiontal F: pada buku dan kotak ! karena kotak( dan gaya horiontal F: pada kotak dari buku ! atau karena buku(. @ukum ;e/ton $$$ menyatakan bah/a% + Ketika dua ,uah ,enda ,erinteraksi# a.a pada kedua ,enda .an ,erasal dari satu sama lain selalu sama manitudon.a dan ,erla/anan arah0$ "ntuk contoh buku dan kotak di atas tadi, kita dapat menuliakan hukum ini sebagai hubungan skalar. +,=+, (agnitudon.a saa) atau +,= -+, (agnitudo saa dan !er/a0anan arah)
Dimana tanda negati tersebut berarti kedua gaya berla/anan arah. Kita dapat menyebut gaya dari kedua benda yang berinteraksi tersebut sebagai pasangan gaya dalam hukum ketiga. Ketika dua benda berinteraksi pada suatu kondisi, pasangan gaya dari hukum $$$ ;e/ton pasti akan ada. :uku dan kotak kayu tersebut adalah diam, tetapi hukum $$$ masih terus berlaku *ika keduanya bergerak dan bahakan *ika keduanya mengalami percepatan ! Fisika Dasar Edisi Ketujuh Jilid I %'3''3( Gerak enda pada idang $iring
Gambar di ba/ah menun*ukkan sebuah balok yang bermassa m bergerak menuruni bidang miring yang licin. Dalam hal ini kita anggap untuk sumbu + ialah bidang miring, sedangkan sumbu y adalah tegak lurus padabidang miring.
Sumber gambar http%99isikabilingual.net Komponen gaya berat / pada sumbu y adalah % /y /.cosL m.g.cosL Resultan gayagaya pada komponen sumbu yadalah% Fy ;M /y ;M m.g.cosL Dalam hal ini, balok tidak bergerak pada arah sumbu y,berarti a y 3, sehingga% Fy 3
;Mm.g.cosL 3 ; m.g.cosL dengan % ;
gaya normal pada benda !;(
m
massa benda !kg(
g
percepatan gra#itasi !m9s2(
L
sudut kemiringan bidang
Sementara itu, komponen gaya berat !/( pada sumbu + adalah% /+ /.sinL m.g.sinL Komponen gayagaya pada sumbu + adalah% + F m.g.sinL Dalam hal ini, balok bergerak pada arah sumbu +, berarti besarnya percepatan benda dapat dihitung sebagai berikut% + F m.a m.g.sinL m.a a g.sinL dengan% a percepatan benda !m9s 2( g percepatan gra#itasi !m9s2( L sudut kemiringan bidang
! Fisika Dasar % I-I8(
:erikut ini merupakan penurunan rumus mengenai hubungan sudut bidang miring dengan kecepatan meluncur benda %
∑ F =m . a w sin θ m. a =
m. g. sin θ m . =
v
v t
g . sin θ . t
=
Bernyata diperoleh hubungan bah/a # berbanding lurus dengan sin N, sehingga semakin besar sudut !O3P( bidang miring terhadap la ntai, maka kecepatan luncur benda pada bidang miring akan semakin besar.
DAFBAR 0"SBAKA Ardiyanto, Rosyid.
$ Fisika Universitas Jilid 1. Surabaya% Departemen Fisika "ni#ersitas
Airlangga Surabaya. @alliday, Da#id, dkk. 233-. Fisika
Dasar: Edisi Ketujuh Jilid I &terjemahan($
Jakarta%Erlangga. Qoung, @ugh D. Freedman, Roger A. 2332. Fisika Universitas Jilid 1 &erjemahan(. Jakarta% Erlangga.
