Gerak Vertikal

Setelah membahas mengenai Gerak Lurus Beraturan (dengan indikasi benda yang bergerak dengan kecepatan tetap) serta Gerak Lurus Berubah Beraturan (indikasinya Gerak sebuah benda yang mengalami perubahan kecepatan secara beraturan). Kali ini kita membahas mengenai gerak vertikal atau gerak sepanjang sumbu-Y.
Gerak vertikal ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu :

• Gerak jatuh bebas
• Gerak vertikal ke atas

Gerak Jatuh bebas merupakan gerak benda tanpa kecepatan awal sebab dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Acuan gerak vertikal adalah permukaan bumi, berbeda dengan acuan gerak lurus yang berlaku sepanjang sumbu horisontal atau bidang datar.
Saat benda jatuh bebas, benda mendapat tarikan dari percepatan gravitasi bumi yang besarnya sekitar 9,8 m/s² sehingga semakin lama gerak benda akan semakin cepat ditarik oleh bumi. Yang berarti dalam waktu 1 sekon setelah jatuh, benda akan memiliki kecepatan sebesar 9,8 m/s² .
Jika benda dilempar ke atas atau melakukan gerak vertikal ke atas (GVA) … karena benda dilempar, tentunya akan memiliki kecepatan awal (V₀) sehingga benda menjadi bergerak dari titik acuan menuju ketinggian tertentu. Namun pada saat di titik tertinggi, benda seolah-olah berhenti! Mengapa ? Karena benda ini mendapat perlambatan dari gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s² karena arah geraknya yang melawan “kehendak” gravitasi bumi.
Kehendak dari gravitasi bumi adalah menarik benda-benda di sekitar permukaan bumi menuju “pusat kekuatan” bumi.

sedemikian sederhana penjelasan mengenai Gerak Vertikal, semoga anda bisa membuat gambaran dasar tentang gerak tersebut dalam bentuk lintasan.

Read More … Gerak Vertikal

Soal Tentang Gerak Vertikal Ke Atas

1.sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas dari tanah dan berada di udara selama 6 s. percepatan gravitasi 10 m/s2
dit: a) ketinggian maksimum? b)Vo? c)buatlah tabel kecepatan dan kelajuan pd saat t=1 s ,…s/d 6 s d)grafik kecepatan dan kelajuan terhadap waktu
2.seorang anak mengarahkan ujung penyemprotnya yg berada 1,5 m di atas tanah vertikal ke atas. si anak dengan cepat menjauhkan ujung penyemprotnya dari arah vertikal dan dia mendengar bunyi air mengenai tanah 2 s kemudian. dit: kelajuan air itu keluar dari ujung penyemprot? (g=9,8 m/s2)
help me ya kak….

@ panduan jawaban :
1. Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas dari tanah dan berada di udara selama 6 s. percepatan gravitasi 10 m/s².
a) ketinggian maksimum ?
Sebelum menghitung ketinggian maksimum, terlebih dahulu kita tentukan kecepatan awalnya. Mengingat bola berada di udara selama 6 sekon, maka dari awal gerakannya sampai kembali di tanah, berlaku y atau h = 0. Percepatan gravitasi bernilai negative karena arahnya ke bawah. Ingat bahwa titik awal dan titik akhir berhimpitan (gerak vertical) sehingga perpindahan bola = 0. Kita tentukan v_o menggunakan persamaan :
h = v_o t – ½ gt²
0 = v_o (6 s) – ½ (10 m/s²)(6s)²
v_o (6 s) = (5 m/s²)(36 s²)
v_o = 180 m : 6 s
v_o = 30 m/s
Sekarang kita hitung ketinggian maksimum
Kita bisa menggunakan persamaan v_t² = v_o² – 2gh. Untuk meninjau ketinggian maksimum, kita bisa meninjau gerakan bola sejak dilemparkan hingga mencapai ketinggian maksimum atau gerakan bola dari ketinggian maksimum menuju permukaan tanah. Pada kesempatan ini saya meninjau gerakan bola ketika dilemparkan hingga mencapai ketinggian maksimum. v_o sudah diketahui (v_o = 30 m/s). v_t = 0 karena pada ketinggian maksimum, kecepatan bola = 0.
v_t² = v_o² – 2gh
0 = (30 m/s)² – 2(10 m/s²)h
(30 m/s)² = 2(10 m/s²) h
900 m²/s² = 20 m/s² (h)
h = 45 m
ketinggian maksimum = 45 meter
b) v_o?
v_o = 30 m/s
c) buatlah tabel kecepatan dan kelajuan pd saat t=1 s ,…s/d 6 s
Kecepatan = besaran vektor (punya nilai dan arah). Karena gerak vertical mempunyai dua arah yakni ke atas dan arah ke bawah, maka untuk menyatakan arah kita hanya perlu menggunakan tanda postif dan negative. Arah positif = arah ke atas dan tanda negative = arah ke bawah)
Kelajuan = besaran skalar. Arah tidak diperlukan sehingga kelajuan selalu bertanda positif.
Kita hitung kecepatan benda pada saat t = 1 s sampai t = 6 s
v_t = v_o – gt
t = 1 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (1 s) = 30 m/s – 10 m/s = 20 m/s
t = 2 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (2 s) = 30 m/s – 20 m/s = 10 m/s
t = 3 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (3 s) = 30 m/s – 30 m/s = 0 m/s
t = 4 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (4 s) = 30 m/s – 40 m/s = -10 m/s
t = 5 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (5 s) = 30 m/s – 50 m/s = -20 m/s
t = 6 s : v_t = 30 m/s – (10 m/s²) (6 s) = 30 m/s – 60 m/s = -30 m/s

Kecepatan (v)	Kelajuan (v)	Waktu (t)
20 m/s	20 m/s	1 s
10 m/s	10 m/s	2 s
0 m/s	0 m/s	3 s
- 10 m/s	10 m/s	4 s
- 20 m/s	20 m/s	5 s
- 30 m/s	30 m/s	6 s

d) grafik kecepatan dan kelajuan terhadap waktu
Grafiknya bikin sendiri ya ?


2.seorang anak mengarahkan ujung penyemprotnya yg berada 1,5 m di atas tanah vertikal ke atas. si anak dengan cepat menjauhkan ujung penyemprotnya dari arah vertikal dan dia mendengar bunyi air mengenai tanah 2 s kemudian. dit: kelajuan air itu keluar dari ujung penyemprot ? (g=9,8 m/s²)
@ panduan jawaban :
Misalnya titik di mana air disemprotkan = A, ketinggian maksimum yang dicapai air adalah titik B dan C adalah titik di mana air mencapai permukaan tanah.
Gerakan ke atas dan ke bawah dianggap sebagai satu gerakan, dengan perjanjian semua yang mengarah ke atas dianggap bertanda positif dan yang mengarah ke bawah dianggap bertanda negative.
Persamaan kecepatan dan lintasan air dari titik A ke C setelah melewati B adalah :
v_t = v_o – gt
AC = s = v_ot – ½ gt²
AC = + AB – BA – AC = -AC = -1,5 m
-1,5 m = v_o(2 s) – ½ (9,8 m/s²) (2 s)²
-1,5 m = v_o(2 s) – (4,9 m/s²) (4 s²)
-1,5 m = v_o(2 s) – 19,6 m
18,1 m = v_o(2 s)
v_o = 18,1 m : 2 s
v_o = 9,05 m/s
kecepatan awal = 9,05 m/s

Read More … Soal Tentang Gerak Vertikal Ke Atas

Kecepatan dan Kelajuan ( Besaran Skalar dan Besaran Vektor)

Pelajaran tentang kelajuan dan kecepatan merupakan pelajaran Fisika SMA kelas X semester I. Sebelum membahas tentang kelajuan dan kecepatan, terlebih dahulu kita mengingat tentang besaran skalar dan besaran vektor. Besaran skalar adalah besaran yang hanya mempunyai nilai saja, tetapi tidak mempunyai arah. Besaran skalar selalu bernilai positif. Contohnya adalah panjang meja sekolah kita adalah 1 meter. Tidak mungkin panjang meja -1 meter. Contoh lain adalah luas. Pak Hary mempunyai tanah seluas 4 hektar. Tidak mungkin akan dikatakan Pak Hary mempunyai tanah seluas -4 hektar. Contoh besaran skalar yang lain selain panjang dan luas adalah kelajuan, jarak, volume, massa, suhu, waktu, jumlah zat, dan masih banyak lagi contoh yang lain.

Sedangkan besaran vektor adalah besaran yang mempunyai nilai dan arah. Besaran vektor bisa bernilai negatif. Tanda negatif biasanya digunakan untuk menunjukkan arah. Contohnya adalah gaya. Sebagai contoh, Andi mendorong mobil dengan gaya 100 newton ke arah utara. Berarti jika Andi mendorong mobil ke arah selatan dengan gaya 100 newton, maka dikatakan Andi mendorong mobilnya dengan gaya -100 Newton. Contoh besaran vektor yang lain adalah Usaha, percepatan, perpindahan, kecepatan dan lain-lain.

Perpindahan dan Jarak

Seperti dijelaskan diatas, perpindahan merupakan besaran vektor sedangkan jarak merupakan besaran skalar. Yang perlu diperhatikan pada perpindahan hanyalah keadaan awal dan keadaan akhir. Sebagai contoh, jika Shinta berjalan lurus dari titik A ke titik B yang berjarak 100 meter dari titik A, diteruskan ke titik C yang berjarak 50 meter dari titik C, kemudian kembali lagi ke titik B. Maka dikatakan jarak yang ditempuh Shinta adalah :

S = Jarak AB + Jarak BC + Jarak CB
S = 100 m + 50 m + 50 m
S = 50 m

Dan perpindahan yang dilakukan Shinta dapat dijelaskan sebagai berikut. Semula Shinta berada dititik A, keadaan akhir Shinta berada dititik B. Jadi perpindahan yang dilakukan Shinta sama dengan jarak AB.

x = AB
x = 100 m.

Bagaimana sudah dapat membedakan antara jarak dan perpindahan?

Kelajuan dan Kecepatan

Juga telah dijelaskan di atas bahwa kelajuan merupakan besaran skalar dan kecepatan merupakan besaran vektor. Kelajuan dan kecepatan memiliki satuan yang sama yakni meter per sekon (m/s). Hal ini berarti keduanya memiliki rumus yang juga hampir sama, yakni besaran panjang dibagi besaran waktu.

Namun, karena kelajuan merupakan besaran skalar, maka nilai panjang diambil dari besaran skalar yakni, jarak. Oleh karena itu, kelajuan dihitung dengan rumus :

v = Jarak / waktu
v = S/t

Sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor, maka nilai panjang diambil dari besaran vektor, yakni perpindahan. Oleh karena itu, kecepatan dihitung dengan rumus :

v = perpindahan / waktu
v = ∆x/t

Sebagai contoh, Shinta berjalan dari titik A ke titik B yang berjarak 100 m selama 7 detik dan diteruskan ke titik C yang berjarak 50 m dalam waktu 2 detik dan kembali lagi ke titik B dalam waktu satu 1. Hitunglah kelajuan dan perpindahan yang dilakukan oleh Shinta!

Jawab :

Jarak yang ditempuh Shinta
S = Jarak AB + Jarak BC + Jarak CB
S = 100 m + 50 m + 50 m
S = 200 m

Perpindahan yang ditempuh Shinta
∆x = Jarak AB
∆x = 100 m

Waktu yang ditempuh Shinta
t = waktu AB + waktu BC + waktu CB
t = 7 s + 3 s + 1 s
t = 10 s

Kelajuan rata-rata = Jarak total / waktu total
v = S/t
v = 200 m / 10 s
v = 20 m/s
Jadi kelajuan rata-rata yang dilakukan Shinta = 20 m/s

Kecepatan rata-rata = Perpindahan / waktu total
v = ∆x / t
v = 100 m / 10 s
v = 10 m/s

Read More … Kecepatan dan Kelajuan ( Besaran Skalar dan Besaran Vektor)

Kecepatan

Kecepatan ada besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat benda berpindah. Besar dari vektor ini disebut dengan kelajuan dan dinyatakan dalam satuan meter per sekon (m/s atau ms^-1).
Kecepatan biasa digunakan untuk merujuk pada kecepatan sesaat yang didefinisikan secara matematis sebagai:

dimana adalah kecepatan sesaat dan adalah perpindahan fungsi waktu.
Selain kecepatan sesaat, dikenal juga besaran kecepatan rata-rata yang didefinisikan dalam rentang waktu yang tidak mendekati nol.

 

 

Satuan kecepatan

Beberapa satuan kecepatan lainnya adalah:

• meter per detik dengan simbol m/detik
• kilometer per jam dengan simbol km/jam atau kph
• mil per jam dengan simbol mil/jam atau mph
• knot merupakan singkatan dari nautical mile per jam
• Mach yang diambil dari kecepatan suara. Mach 1 adalah kecepatan suara.
• Kecepatan cahaya atau disebut juga sebagai konstanta cahaya dinyatakan dengan simbol c adalah:

Perubahan kecepatan tiap satuan waktu dikenal sebagai percepatan atau akselerasi.

Contoh berbagai kecepatan

Berikut disampaikan kecepatan dari yang paling rendah ke tercepat:

• Kecepatan siput = 0.001 ms^-1; 0.0036 km/h; 0.0023 mph.
• Jalan cepat = 1.667 ms^-1; 6 km/h; 3.75 mph.
• Olympic sprinters (rata-rata dalam 100 meter) = 10 ms^-1; 36 km/h; 22.5 mph.
• Batas kecepatan di jalan bebas hambatan Perancis = 36.111 ms^-1; 130 km/h; 80 mph.
• Kecepatan puncak pesawat Boeing 747-8 = 290.947 ms^-1; 1047.41 km/h; 650.83 mph; (officially Mach 0.85)
• Rekor kecepatan pesawat = 980.278 ms^-1; 3,529 km/h; 2,188 mph.
• Space shuttle pada saat masuk orbit bumi = 7,777.778 ms^-1; 28,000 km/h; 17,500 mph.
• Kecepatan suara di udara (Mach 1) adalah 340 ms^-1, dan 1500 ms^-1 di air

Read More … Kecepatan

Hukum ke-1 Newton ( First Newton's Laws )

Pada pembahasan ini kita akan meninjau gerak benda disertai dengan penyebab gerak benda tersebut yang dinamakan gaya. Gaya (force; simbol: F) dalam fisika dapat difinisikan sebagai pengaruh apapun yang dapat menyebabkan benda mengalami perubahan kecepatan, perubahan arah, maupun perubahan bentuk. Gaya merupakan besaran vektor yang memiliki besar dan juga arah.

Pada abad ke-17, Isaac Newton mengajukan tiga buah hukum yang dapat menjelaskan kenapa benda dapat bergerak. Ketiga hukum ini kemudian dikenal dengan "Newton's three laws of motion" atau kita kenal dengan hukum gerak Newton. Newton menjelaskan ketiga hukum tentang gerak dalam bukunya yang berjudul "Principia Mathematica Philosophiae Naturalis" pada tahun 1686.

Pada pembahasan kali ini kita akan fokuskan ke hukum pertama Newton tentang gerak. Hukum pertama Newton menyatakan sebagai berikut:

An object at rest stays at rest and an object in motion stays in motion with the same speed and in the same direction unless acted upon by an unbalanced force.

"Sebuah benda akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan dan arah yang tetap (bergerak lurus beraturan) kecuali jika dipaksa untuk mengubah keadaan tersebut oleh gaya - gaya yang berpengaruh padanya."

Jadi ketika gaya yang berkerja pada benda seimbang (resultan gayanya sama dengan nol atau ), maka keadaan benda akan ada dua kemungkinan:

1. Benda akan diam ( kecepatan sama dengan nol), atau
2. Benda akan bergerak lurus beraturan (kecepatan sama dengan konstan).

Perilaku benda yang cenderung mempertahankan keadaan semula ini dikenal dengan istilah inersia. Oleh karena itu hukum ke-1 Newton tentang gerak ini dikenal dengan hukum Inersia. Sebagai contoh, ketika Anda duduk di kursi mobil yang sedang diam. Kemudian tiba - tiba mobil digerakan ke depan, maka tubuh Anda akan terdorong ke belakang. Begitu pula ketika mobil sedang bergerak, tiba - tiba mobil di rem. Maka tubuh Anda akan terdorong ke depan. Oleh karena itu, pada kursi mobil dipasang sabuk pengaman. Gunanya adalah untuk menahan tubuh Anda apabil mobil di rem mendadak. Selain itu, pada bagian atas jok dipasang sandaran kepala sebagai pengaman kepala apabila terjadi tabarakan dari belakang mobil.

Apabila ada pengaruh gaya luar yang menyebabkan resultan gaya yang bekerja pada benda tidak sama dengan nol, maka benda akan berubah kecepatannya (ini akan dipelajari pada pembahasan: Hukum Ke-2 Newton Tentang Gerak)

Read More … Hukum ke-1 Newton ( First Newton's Laws )

Free Fall (Gerak Jatuh Bebas)

Free Fall dalam bahasa kita kenal adalah gerak jatuh bebas. Gerak jatuh bebas??? apakah itu? hmmmmmmm......... kita liat dulu deh ilustrasi berikut ini.

 

Nah,, perhatikan gambar di atas!!! Disana ada gambar bola kecil dan gajah jatuh dari suatu tempat yang memiliki ketinggian h... Whuuaaahhh..... ga kebayang pas jatohnya gajah,, ckckckck... pasti bikin bumi bergetarrrrasanya.... hehehe..... Eits tapi perhatikan,, pada gambar keduanya tidak ada hal apapun yang mendorong atopun sesuatu yang bikin dia jatoh... Lalu?

Yupz,, kedua benda itu menunjukkan klo dia bergerak dengan jatuh bebas... Why?? Because... kedua benda itu jatuh bebas alias tidak ada suatu benda atau apapun yang memaksa dia jatuh ke bawah selain gaya gravitasi bumi.. Hmmm....... dengan kata lain juga,, benda yang jatuh tanpa diberi kecepatan awal padanya dari suatu ketinggian tertentu dinamakan jatuh bebas alias bebas dari tangan2 yang jahil yang mau isengin jorokin dia dari gedung paling tinggi... hihihihi...........  Dia jatuh karena bumi ini memiliki gaya gravitasi yang mampu mengikat atau menarik benda-benda yang ada di seluruh bumi agar tetap berada di permukaan bumi. Makanya kita semua bisa jatoh (selama masih berada pada medan gravitasi bumi).

OKEY... secara ilmiahnya akan dibahas nih,, oleh profesor Mbot berikut ini!!!

Prof.Mbot... Baiklah adik-adik semuanya,, kita pertama akan membahas dulu dari penyebab benda tersebut bergerak.Satu hal yang harus kita perhatikan ketika dalam pembahasan kita adalah kita akan mengabaikan gaya gesek udara. Ya.. tiada tujuan lain..selain biar gampang men... Untuk  gaya gesek udara yang tidak diabaikan kita akan pelajari nanti.

Kawan - kawan masih inget ngga dengan gerak lurus berubah beraturan... Sebenarnya gerak jatuh bebas ini sama saja dengan prinsip gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Hanya saja pada gerak jatuh bebas arah geraknya vertikal (dari atas ke bawah). Karena benda dibiarkan jatuh begitu saja, maka tidak ada kecepatan awal yang bekerja pada benda. Maka, yang mempengaruhi benda bergerak ke bawah adalah karena percepatan gravitasi (g = 9,8 m/s^2). Artinya, dalam satu sekon benda mengalami perubahan kecepatan sebesar 9,8 m/s.  

Free fall describes any motion of a body where gravity is the only or dominant force acting upon it, at least initially. Since this definition does not specify velocity, it also applies to objects initially moving upward. Although strictly the definition excludes motion of an object subjected to other forces such as aerodynamic drag, in nontechnical usage falling through an atmosphere without a deployed parachute or lifting device is also referred to as free fall.

Nah karena kecepatan awalnya sama dengan nol,, jadi benda itu termasuk gerak jatuh bebas. Sehingga persamaanya adalah:

apabila kita ingin mengetahui selang waktu benda sampai ke lantai:

Kecepatan benda sesaat sebelum menyentuh lantai:







Kalau masih penasaran coba saja lakukan percobaan sederhana berikut:

Alat yang diperluka:

1. Sebuah buku, penghapus, bola, atau apa saja yang bisa dijatuhkan.. asal jangan piring, gelas, laptop, dsb yang membahayakan.. he he

2. Penggaris (alat ukur panjang)

3. Stopwatch

Langkah Percobaan

1. Ambilah benda yang akan kita jatuhkan (kita ambil contoh penghapus).

2. Tentukan ketinggian dari lantai dimana penghapus itu akan kita jatuhkan.

3. Setelah ketinggiannya ditentukan, jatuhkan penghapus itu dari tempat yang telah ditentukan tadi. Ingat bahwa benda harus jatuh bebas jadi tidak boleh ada dorongan dari tangan kita, biarkan benda itu jatuh dengan bebas)

4. Bersamaan dengan kita menjatuhkan penghapus, nyalakan stopwatch sebagai dimulainya penghitungan waktu.

5. Matikan stopwatch saat penghapus tepat menyentuh lantai. Bacalah hasil pengukuran pada stopwatch tersebut.

6. Bandingkan hasil experiment kita tadi dengan hasil perhitungan dengan rumus. Berikan kesimpulan anda.

7. Supaya lebih yakin lakukanlah percobaan tersebut beberapa kali.

Walaupun percobaan kita sangat sederhana tapi mudah-mudahan menjadi dasar bagi perkembangan ilmu pengetahuan di negera kita. Mulailah dari hal yang kecil. Seorang ilmuwan terkemuka Sir Isaac Newton menemukan Hukum Gravitasi universal terinspirasi dari aple yang jatuh bebas dari pohonya.
Newton himself often told the story that he was inspired to formulate his theory of gravitation by watching the fall of an apple from a tree.

Read More … Free Fall (Gerak Jatuh Bebas)

Titik Acuan, Posisi, Gerak, dan Lintasan Benda

Titik acuan meruapakn titik dimulainya suatu pengukuran atau suatu titik yang menjadi standar perhitungan terhadap benda yang akan ditinjau. Misalkan jarak papan tulis adalah 2 meter dari pintu. Dengan demikian, yang menjadi titik acuannya adalah pintu dan yang ditinjaunya adalah papan tulis. Akan menjadi rancu apabila kita tidak menyebutkan suatu acuan, misalnya jarak papan tulis itu adalah 2 meter. Jarak papan tulis itu diukur dari mana. Membingungkan bukan?

Posisi adalah letak suatu benda pada suatu waktu tertentu terhadap suatu acuan tertentu.

Misalkan titik acuan pada garis bilangan berikut ini adalah titik O. Maka kita dapat menyatakan posisi titik - titik lainnya dengan menggunakan tanda positif untuk yang disebelah kanan titik acuan dan tanda negatif di sebelah kiri titik acuan. Contoh: posisi A adalah +2 dan posisi D adalah -4.

 Sedangkan bila titik C sebagai titik acuan, maka posisi A adalah +5 dan posisi D adalah -1. 

Gerak benda adalah perubahan posisi dari suatu benda pada waktu tertentu terhadap titik acuan tertentu. Suatu benda dapat dikatakan bergerak apabila posisi benda senantiasa berubah terhadap suatu acuan tertentu. 

Misalkan dua orang siswa pergi dari sekolah dengan menggunakan sepeda. Maka dua orang siswa tersebut dapat dikatakan bergerak terhadap sekolah karena terjadi perubahan posisi kedua orang tersebut terhadap titik acuan (sekolah). Tetapi apabila yang menjadi titik acuannya adalah sepeda, maka kedua siswa tersebut dikatakan tidak bergerak terhadap sepeda karena tidak terjadi perubahan posisi terhadap titik acuan (sepeda). Dengan demikian gerak benda ini bersifat relatif tergantung titik acuan yang dipakai.

Lintasan Gerak Benda adalah titik - titik posisi yang dilalui oleh suatu benda yang bergerak. Lintasan gerak benda ini dapat berbentuk lurus, parabola, ataupun berbelok.

Read More … Titik Acuan, Posisi, Gerak, dan Lintasan Benda