Suatu benda dikatakan melakukan gerak lurus beraturan jika kecepatannya selalu konstan. Kecepatan konstan artinya besar kecepatan alias kelajuan dan arah kecepatan selalu konstan. Karena besar kecepatan alias kelajuan dan arah kecepatan selalu konstan maka bisa dikatakan bahwa benda bergerak pada lintasan lurus dengan kelajuan konstan.
Perhatikan bahwa ketika dikatakan kecepatan, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan sesaat. Demikian juga sebaliknya, ketika dikatakan kecepatan sesaat, maka yang dimaksudkan adalah kecepatan.
Ketika sebuah benda melakukan gerak lurus beraturan, kecepatan benda sama dengan kecepatan rata-rata. Kok bisa ya ? yupz. Dalam gerak lurus beraturan (GLB) kecepatan benda selalu konstan. Kecepatan konstan berarti besar kecepatan (besar kecepatan = kelajuan) dan arah kecepatan selalu konstan. Besar kecepatan atau kelajuan benda konstan atau selalu sama setiap saat karenanya besar kecepatan atau kelajuan pasti sama dengan besar kecepatan rata-rata. Bingun ? pahami contoh berikut…
Ketika ulangan fisika pertama, saya mendapat nilai 10. Ulangan fisika kedua, saya mendapat nilai 10. Berapa nilai rata-rata ? nilai rata-rata = (10 + 10) / 2 = 20/2 = 10
Nilai fisika anda selalu 10 jadi rata-ratanya juga 10. Demikian halnya dengan benda yang bergerak dengan kelajuan konstan. Kelajuan benda selalu konstan atau selalu sama sehingga kelajuan rata-rata juga sama. Kalau benda bergerak dengan kelajuan konstan 10 m/s maka kelajuan rata-ratanya juga 10 m/s.
Grafik Gerak Lurus Beraturan
Grafik sangat membantu kita dalam menafsirkan suatu hal dengan mudah dan cepat. Untuk memudahkan kita menemukan hubungan antara Kecepatan, perpindahan dan waktu tempuh maka akan sangat membantu jika digambarkan grafik hubungan ketiga komponen tersebut.
Grafik Kecepatan terhadap Waktu (v-t)
Berdasarkan grafik di atas, tampak bahwa besar kecepatan bernilai tetap pada tiap satuan waktu. Besar kecepatan tetap ditandai oleh garis lurus, berawal dari t = 0 hingga t akhir. Contoh : perhatikan grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) di bawah ini
Besar kecepatan benda pada grafik di atas adalah 3 m/s. 1, 2, 3 dstnya adalah waktu tempuh (satuannya detik). Amati bahwa walaupun waktu berubah dari 1 detik sampai 5, besar kecepatan benda selalu sama (ditandai oleh garis lurus).
Bagaimana kita mengetahui besar perpindahan benda melalui grafik di atas ? luas daerah yang diarsir pada grafik di atas sama dengan besar perpindahan yang ditempuh benda. Jadi, untuk mengetahui besarnya perpindahan, hitung saja luas daerah yang diarsir. Tentu saja satuan perpindahan adalah satuan panjang, bukan satuan luas.
Dari grafik di atas, v = 5 m/s, sedangkan t = 3 s. Dengan demikian, besar perpindahan yang ditempuh benda = (5 m/s x 3 s) = 15 m. Cara lain menghitung besar perpindahan adalah menggunakan persamaan GLB. s = v t = 5 m/s x 3 s = 15 m.
Persamaan GLB yang kita gunakan untuk menghitung besar perpindahan di atas berlaku jika gerakan benda memenuhi grafik tersebut. Pada grafik terlihat bahwa pada saat t = 0 s, maka v = 0. Artinya, pada mulanya benda diam, baru kemudian bergerak dengan kecepatan sebesar 5 m/s. Padahal dapat saja terjadi bahwa saat awal kita amati benda sudah dalam keadaan bergerak, sehingga benda telah memiliki posisi awal s0. Untuk itu lebih memahami hal ini, pelajari grafik di bawah ini.
Grafik Perpindahan terhadap Waktu (x-t)
Grafik posisi terhadap waktu, di mana posisi awal x0 berhimpit dengan titik acuan nol.
Makna grafik di atas adalah bahwa besar kecepatan selalu tetap. Anda jangan bingung dengan kemiringan garis yang mewakili kecepatan. Makin besar nilai x, makin besar juga nilai t sehingga hasil perbandingan x dan y selalu sama. Contoh : Perhatikan contoh grafik posisi terhadap waktu (x – t) di bawah ini
Bagaimanakah cara membaca grafik ini ?
Pada saat t = 0 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = x = 0. Pada saat t = 1 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 2 m. Pada saat t = 2 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 4 m. Pada saat t = 3 s, besar perpindahan yang ditempuh oleh benda = 6 m dan seterusnya. Berdasarkan hal ini dapat kita simpulkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan konstan sebesar 2 m/s.
Grafik posisi terhadap waktu, di mana posisi awal x0 tidak berhimpit dengan titik acuan nol.
Contoh soal 1 :
Sebuah pesawat, terbang dengan kecepatan konstan 100 km/jam ke arah timur. Berapa jarak tempuh pesawat setelah 1 jam ? tentukan kecepatan pesawat dan jarak yang ditempuh pesawat setelah 30 menit…
Pembahasan :
Kelajuan pesawat 100 km/jam. Ini berarti pesawat bergerak sejauh 100 km setiap jam. Setelah 1 jam, pesawat bergerak sejauh 100 km.
Kecepatan pesawat setelah 30 menit ? pesawat bergerak ke timur karenanya arah gerakan pesawat = arah kecepatan pesawat = ke timur. Besar kecepatan alias kelajuan pesawat selalu konstan, karenanya kelajuan pesawat setiap saat selalu 100 km/jam.
Contoh soal 2 :
Sebuah mobil bergerak pada lintasan lurus dengan kelajuan konstan 40 km/jam. Tentukan selang waktu yang dibutuhkan mobil untuk menempuh jarak 10 km…
Pembahasan :
Mobil bergerak dengan kelajuan konstan 40 km/jam. Ini berarti mobil bergerak sejauh 40 km setiap jam (1 jam = 60 menit)
Setelah 60 menit, mobil bergerak sejauh 40 km
Setelah 30 menit, mobil bergerak sejauh 20 km
Setelah 15 menit, mobil bergerak sejauh 10 km
Jadi selang waktu yang dibutuhkan mobil untuk menempuh jarak 10 km = 15 menit.
Contoh soal 3 : Seekor burung merpati terbang lurus sejauh 50 km setiap 1 jam. Berapa kelajuan burung merpati setelah 2 jam ?
Pembahasan :
Burung merpati terbang sejauh 50 km setiap 1 jam = 50 km per jam = 50 km/jam.
Setelah 2 jam, burung merpati terbang sejauh 100 km. Kelajuannya berapa ? kelajuannya tetap 50 km/jam.
Contoh soal 4 : Dua mobil saling mendekat pada lintasan lurus paralel. Masing-masing mobil bergerak dengan laju tetap 80 km/jam. Jika pada awalnya jarak antara kedua mobil tersebut 20 km, berapa waktu yang diperlukan kedua mobil tersebut untuk bertemu ?
Pembahasan : Sebelum bertemu, kedua mobil bergerak pada lintasan lurus sejauh 10 km.
Kedua mobil bergerak dengan laju tetap 80 km/jam. Ini berarti kedua mobil bergerak sejauh 80 km setiap jam atau mobil bergerak sejauh 80 km setiap 60 menit (1 jam = 60 menit)
Mobil bergerak sejauh 80 km dalam 60 menit, Mobil bergerak sejauh 40 km dalam 30 menit
Mobil bergerak sejauh 20 km dalam 15 menit, Mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit.
Salah satu mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit; salah satu mobil bergerak sejauh 10 km dalam 7,5 menit. Karena pada awalnya jarak antara kedua mobil = 20 km, maka kita bisa mengatakan bahwa kedua mobil bertemu setelah bergerak selama 7,5 menit. 7,5 menit = 7,5 (60 s) = 450 sekon
Referensi :
Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga
Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga
Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga
0 komentar:
Posting Komentar