Jenis Gerak, GLB dan GLBB

Gerak bersifat relatif :

Benda dikatakan bergerak oleh titik acuan yang dianggap diam.  Misalnya sepeda motor bergerak dengan kecepatan 30 m/s ia dikatakan bergerak oleh titik acuan yang diam misalnya pengamat.  Contoh lain penumpang di dalam bis sedang duduk di kursi sedangkan bus bergerak dengan kecepatan 50 m/s sedang pengamat di tepi jalan diam, dalam hal ini dikatakan penumpang diam terhadap bus sedang orang yang ditepi jalan itu dikatakan bergerak terhadap penumpang dengan kecepatan - 50 m/s.

Masalah sehari-hari berhubungan dengan gerak relatif :

Di gerbang pintu SMAN Turen sedang bergerak sepeda motor ke kanan dengan kecepatan 10 m/s,  dan juga dari arah kambal bergerak mobil dengan kecepatan 40 m/s.  Andi diam di pintu gerbang menunggu bis puspa indah.

menurut andi berapa kecepatan motor?

menurut andi berapa kecepatan mobil?

menurut sepeda motor berapa kecepatan mobil?

menurut mobil berapa kecepatan sepeda motor?

Berdasarkan Lintasannya gerak dibagi menjadi ;

1. Gerak lurus

2. Gerak melingkar

3. Gerak parabola

4. Gerak acak

Berdasarkan kecepatanya gerak dibagi menjadi :

1. Gerak dengan kecepatan tetap setiap saat SERING disebut GLB

2. Gerak dengan percepatan tetap setiap saat SERING disebut GLBB

3. Gerak dengan kecepatan berubah tidak beraturan

Berdasarkan posisi benda yang bergerak pada bidang kartesius gerak dibagi menjadi

1. Gerak arah sumbu x, misalnya Gerak lurus beraturan arah horisontal (GLB), GLBB arah horisontal

2. Gerak arah sumbu y, misalnya gerak jatuh bebas (GJB), gerak vertikal ke atas (GVA), gerak vertikal ke bawah

3. Gerak perpaduan arah sumbu x dan y, misalnya Gerak Parabola, Gerak Melingkar.

Perhatikan animasi berikut ini :

yang pertama bola menuruni bidang miring, Gerak Lurus Berubah Beraturan dipercepat (a = + ) Vo = 0

yang kedua bola mendatar arah positif ada perlambatan arah percepatan berlawanan dengan arah kecepatan

yang ketiga adalah gerak melingkar arah percepatan menuju pusat lingkaran dan arah kecepatan Tegak Lurus arah percepatan

yang keempat Gerak Berubah Beraturan deperlambat ( a = - ) dan Vo tidak nol, tapi kecepatan akhir = 0

Tanda plus menunjukkan posisi awal, jarak titik ke titik berikutnya menunjukkan perubahan posisi per waktu.

gravik kiri (s-t),  grafik tengah (v-t) sedangkan grafik kanan ( a-t) dimana a = nol atau tidak mempunyai percepatan.

Dalam hal gerak lurus maka besarnya perpindahan sama dengan Jarak tempuh dan besar kecepatan sama dengan kelajuannya sehingga diperoleh rumusan : 

Coba anda amati titik titik pada lintasan dengan selang waktu yang sama, dan juga amati grafik posisi waktu atau x-t grafik kecepatan waktu atau v-t dan grafik percepatan waktu atau  a-t,  dari animasi gerak lurus beraturan di atas

GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN.

Yaitu gerak dengan lintasan berupa garis lurus, dan kecepatannya selalu berubah secara beraturan setiap waktunya.  Perubahan kecepatan tiap satuan waktu inilah yang dimaksud dengan percepatan.  Percepatan dapat bernilai positif atau pun negatif. Perhatikan animasi gif berikut ini (http://www.physicsclassroom.com/mmedia/kinema/pvpa.cfm) :

Tanda plus menunjukkan posisi awal benda,  jarak tiap titik menununjukkan delta S atau perubahan posisi benda setiap waktu (terlihat tiap waktu bertambah mengikuti grafik fungsi kwadrat).

Grafik kiri (s-t) berupa fungsi kwadratik yaitu berupa kurva, grafik tengah (v-t) berupa fungsi linier menunjukkan bahwa kecepatan selalu berubah dan grafik kanan (a-t) menunjukkan nilai percepatan konstan (tidak sama dengan nol)

Bandingkan dan pelajari perbedaan animasi dan grafik dari GLBB dan GLB.  Sehingga pada GLBB terdapat besaran fisika yang baru yaitu percepatan.  Perumusannya :

.vt  =  kecepatan akhir atau kecepatan saat t tertentu

.vo =  kecepatan awal

  a  =  percepatan

  t   =  waktu

  s  =  jarak tempuh

Di bangku SMP kalian tentunya sudah mengenal gradien atau kemiringan grafik fungsi yang bisa diungkap dengan persamaan : (y-y1) = m(x-x1) dengan m sebagai kemiringan.  Nah di pelajaran fisika kali ini bisa dituliskan sebagai : (v-vo) = a (t-to),  yaitu pada grafik v-t, kemiringan atau gradiennya adalah nilai percepatan itu sendiri. atau lebih di kenal dengan persamaan :

Salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan yaitu gerak vertikal benda yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi.  Gerak vertikal benda dapat dibagi menjadi tiga yaitu ;

1.  Gerak vertikal ke atas (GVA)  : di titik tertinggi benda diam sejenak 

2.  Gerak jatuh bebas (GJB) : dijatuhkan tanpa kecepatan awal

3.  Gerak vertikal ke bawah (GVB) : dilempar ke bawah dengan kecepatan awal

Contoh soal :

1. Peluru ditembakkan ke atas dengan kecepatan awal 40 m/s.  Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2.  Tentukanlah

a.Gambar gerak peluru dengan keterangannya

b.Kecepatan peluru 2 detik setelah ditembakkan

c.Ketinggian peluru 2 detik setelah ditembakkan

d.Ketinggian maksimum peluru sebelum jatuh kembali ke tanah

e.Gambarkan grafik s-t, v-t dan a-t peluru

2. Batu dijatuhkan bebas dari atas gedung yang mempunyai ketinggian 100 m.  Jika percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2.  Tentukanlah

a.    Gambar gerak batu dengan keterangannya

b.    Waktu yang diperlukan untuk sampai di tanah

c.     Kecepatan batu saat menumbuk tanah

d.    Gambarkan grafik s-t, v-t dan a-t peluru

3. Gambar di bawah ini adalah lintasan Bola digelindingkan dengan kecepatan tetap 40 m/s dari titik A di atas gedung ke tepi gedung kemudian jatuh ke titik C.  Jarak titik A ke tepi gedung 20 meter dan ketinggian gedung 45 meter.  Tentukanlah

a. Waktu yang diperlukan dari titik A ke tepi gedung

b. Waktu diperlukan dari tepi gedung ke tanah

c. Jarak titik C ke gedung.

Gerak Parabola merupakan perpaduan dua gerak yaitu gerak dengan kecepatan konstan pada arah mendatar dan gerak dengan percepatan konstan pada arah tegak.  Oleh karena itu persamaan posisi pada gerak medatar terbagi menjadi dua yaitu persamaan posisi arah mendatar mengikuti rumus GLB dan persamaan posisi pada arah tegak mengikuti rumus GLBB.  Karena dua gerak itu terjadi pada sebuah benda maka di titik awal terjadi sudut yang disebut sudut elevasi benda.  Gerak parabola ini sudah lumrah kita jumpai sehari hari misalnya pada gerak lintasan air yang dipancarkan lewat selang air, gerak bola voli, basket maupun bola sepak.  Pada dunia militer juga diaplikasikan pada gerak peluru atau roket 

1. Ciri- ciri gerak melingkar beraturan (GMB):

1.       Lintasan benda berupa lingkaran

2.       Jarak partikel ke titik acuan selalu tetap

3.       Kelajuan selalu tetap

4.       Kecepatan selalu berubah arah

5.       Besar kecepatan tetap

6.       Mempunyai percepatan sentripetal yang mengarah ke pusat lintasan

2. Besaran-besaran yang terdapat pada GMB

1.       Periode dan frekuensi

2.       Kecepatan linier

3.       Kecepatan anguler (kecepatan sudut)

4.   Percepatan sentripetal yang mengarah ke pusat lintasan

T = Periode yaitu waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran

f  = Frekuensi yaitu banyaknya putaran yang terjadi selama satu detik

v = kecepatan linier yaitu perpindahan materi yang bergerak melingkar tiap satuan waktu

w = kecepatan sudut yaitu sudut yang disapu (ditempuh) tiap satuan waktu

DEFINISI SATU RADIAN

1 Radian = 1 Rad = adalah sudut yang ditempuh oleh titik materi dimana panjang lintasan yang ditempuh sama dengan panjang jari-jari lingkaran.

perhatika gambar di bawah ini bahwa jari jari R = busur AB

PERCEPATAN SENTRIPETAL PADA GMB

Percepatan sentripetal pada gerak melingkar beraturan mempunyai arah menuju pusat lingkaran. Persamaan percepatan sentripetal dapat daicari dari perbandingan kesebangunan vektor kecepatan dan perpindahan materi.  Pada kehidupan sehari hari arah percepatan sentripetal biasa kita rasakan ketika kita bersepeda dan menikung pada lintasan yang berbelok.