FISIKA GERAK

Posted: 20th September 2013 by Razan Miqdad Afifi in Uncategorized
Comments Off on FISIKA GERAK

GERAK

Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan. Gerak bersifat relatif artinya gerak suatu benda sangat bergantung pada titik acuannya. Titik acuan sendiri didefinisikan sebagai titik awal atau titik tempat pengamat. Sebuah benda dikatakan bergerak jika benda itu berpindah kedudukan terhadap benda lainnya baik perubahan kedudukan yang menjauhi maupun yang mendekati.

Persamaan gerak adalah persamaan yang menyatakan hubungan antara posisi, kecepatan, percepatan, dan waktu. Posisi suatu partikel pada sebuah bidang dapat dinyatakan dalam bentuk vektor posisi , yaitu r = x i + yj.

►   Vektor dapat digunakan untuk menjelaskan gerak lebih dari satu dimensi

►   Posisi sebuah benda dijelaskan oleh vektor posisi nya (r)

►   Perpindahan sebuah benda didefinisikan sebagai perubahan posisinya

Δr = rfri

Perpindahan adalah besarnya jarak yang diukur dari titik awal menuju titik akhir sedangkan Jarak tempuh adalah Panjang lintasan yang ditempuh benda selama bergerak. Kecepatan didefinisikan sebagai besarnya perpindahan tiap satuan waktu dan Kelajuan didefinisikan sebagai besarnya jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Perumusan yang digunakan pada kecepatan dan kelajuan adalah sama.

Kecepatan rata-rata adalah perbandingan antara perpindahan dengan selang waktu dari perpindahan tersebut.

Kecepatan sesaat adalah limit dari kecepatan rata-rata dimana selang waktunya menuju nol. Arah dari kecepatan sesaat adalah sepanjang garis yang menyinggung kurva lintasan benda dan searah gerak.

Percepatan rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan perubahan kecepatan terhadap selang waktu (laju perubahan kecepatan).

Percepatan sesaat adalah limit dari percepatan rata-rata dengan selang waktu menuju nol

PEMBAGIAN GERAK

Bedasarkan lintasannya, gerak dibagi menjadi 3 yaitu :

  1. Gerak lurus adalah gerak yang lintasannya berbentuk lurus.
  2. Gerak parabola adalah gerak yang lintasannya berbentuk parabola.
  3. Gerak melingkar adalah gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran.

Sedangkan berdasarkan percepatannya, gerak dibagi menjadi 2 yaitu :

  1. Gerak beraturan adalah gerak yang percepatannya sama dengan nol (a = 0) atau gerak yang kecepatannya konstan.
  2. Gerak berubah beraturan adalah gerak yang percepatannya konstan (a = konstan) atau gerak yang kecepatannya berubah secara teratur.

Gerak Lurus adalah gerak suatu obyek yang lintasannya berupa garis lurus. Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai suatu translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang besarnya sama.

Contohnya seperti gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dan lain sebagainya.

Gerak lurus dapat kita bagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu :

1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan adalah gerak gerak benda yang lintasannya lurus dan kecepatannya konstan (tetap)

Misalnya :

–      Kereta melaju dengan kecepatan yang sama di jalur rel yang lurus

–      Mobil di jalan tol dengan kecepatan tetap stabil di dalam perjalanannya.

Persamaan yang digunakan pada GLB adalah sebagai berikut :

s = v.t

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lintasannya lurus dengan percepatan tetap dan kecepatan yang berubah secara teratur.

Misalnya :

–      Gerak jatuhnya tetesan air hujan dari atap ke lantai

–      Mobil yang bergerak di jalan lurus mulai dari berhenti

GLBB dibagi menjadi 2 macam :

a. GLBB dipercepat

Adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak buah jatuh dari pohonnya.

b. GLBB diperlambat

Adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat). Contoh GLBB diperlambat adalah gerak benda dilempar keatas.

Yang perlu diperhatikan dalam menggunakan persamaan diatas adalah saat GLBB dipercepat tanda yang digunakan adalah positif (+), untuk GLBB diperlambat tanda yang digunakan adalah negatif ().

GERAK PARABOLA

Gerak parabola merupakan gerak benda dengan lintasan berbentuk parabola (setengah lingkaran). Gerak parabola adalah gabungan dari 2 buah jenis gerakan yaitu Gerak Lurus Beraturan (GLB) yang arahnya mendatar dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) yang arahnya vertikal. Gerak vertikal dipengaruhi oleh
percepatan gravitasi sehingga kecepatannya akan selalu berubah.

Gerak arah mendatar (komponen X)

Gerak arah vertikal (komponen Y)

karena dipengaruhi percepatan grafitasi maka kecepatan pada arah ini akan selalu berubah. adapun nilai kecepatan pada arah vertikal pada tiap saat adalah :. Semakin lama, kecepatan vertikal semakin berkurang dan akhirnya berhenti.

GERAK MELINGKAR

Gerak melingkar adalah gerak suatu benda dengan lintasan garis lengkung dengan berpusat pada satu titik pada jarak yang tetap. Jenis gerak melingkar ada 2, beraturan dan berubah beraturan.

1. Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak melingkar beraturan atau GMB adalah gerak melingkar dengan kecepatan konstan (beraturan). Pada GMB kecepatan sudut selalu tetap dan percepatan sentripetalnya sama dengan nol. Jika ω (omega)  merupakan lambang dari kecepatan sudut, θ adalah perpindahan sudutnya, dan t adalah rentang waktunya. Maka persamaan dari ketiga komponen tersebut didapat rumus persamaan gerak melingkar beraturan

θ = t. ω

2. Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB)

Gerak melingkar berubah beraturan adalah gerak suatu benda dengan bentuk lintasan melingkar dan besar percepatan sudut/anguler (α) konstan. Yang membedakan Gerak Melingkar Berubah Beraturan dengan Gerak Melingkar Beraturan adalah adanya percepatan sudut  α (Alfa).  Jika perecepatan anguler benda searah dengan perubahan kecepatan anguler maka perputaran benda semakin cepat, dan dikatakan GMBB dipercepat. Sebaliknya jika percepatan anguler berlawanan arah dengan perubahan kecepatan anguler benda akan semakin lambat, dan dikatakan GMBB diperlambat.

BESARAN-BESARAN DALAM GERAK MELINGKAR

  • Periode dan Frekuensi

Sebuah partikel/benda yang bergerak melingkar baik gerak melingkar beraturan ataupun yang tidak beraturan, geraknya akan selalu berulang pada suatu saat tertentu. Dengan memerhatikan sebuah titik pada lintasan geraknya, sebuah partikel yang telah melakukan satu putaran penuh akan kembali atau melewati posisi semula. Gerak melingkar sering dideskripsikan dalam frekuensi ( f ), yaitu jumlah putaran tiap satuan waktu atau jumlah putaran per sekon. Sementara itu, periode (T ) adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran. Hubungan antara periode (T ) dan frekuensi ( f ) adalah:

T = 1/f atau f = 1/T

  • Posisi sudut

Gambar di bawah melukiskan sebuah titik P yang berputar terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap bidang gambar melalui titik O. Titik P bergerak dari A ke B dalam selang waktu t. Posisi titik P dapat dilihat dari besarnya sudut yang ditempuh, yaitu θ yang dibentuk oleh garis AB terhadap sumbu x yang melalui titik O. Posisi sudut θ diberi satuan radian (rad). Besar sudut satu putaran adalah 360° = 2 θ radian. Jika θ adalah sudut pusat lingkaran yang panjang busurnya s dan jari-jarinya R, diperoleh hubungan:

Ѳ = s/R

  • Kecepatan sudut/kecepatan anguler

Kecepatan sudut didefinisikan sebagai besar sudut yang ditempuh tiap satu satuan waktu selang waktunya selalu konstan. Untuk partikel yang melakukan gerak satu kali putaran, didapatkan sudut yang ditempuh θ =2 π dan waktu tempuh t = T. Berarti, kecepatan sudut ( ω) pada gerak melingkar beraturan dapat dirumuskan:

ω = 2π/T atau ω = 2 π f

hubungan kecepatan sudut dengan kecepatan linier

v = ω . R

Kecepatan linier/tangensial (v) memiliki arah berupa arah garis singgung lingkaran pada titik-titik, salah satunya titik P. Sementara itu, kecepatan sudut ω memiliki arah ke atas, tegak lurus bidang lingkar.

  •  Percepatan Sentripetal

Percepatan yang tegak lurus terhadap kecepatan yang menyinggung lingkaran ini disebut percepatan sentripetal. Percepatan sentripetal arahnya selalu menuju pusat lingkaran. Jika Anda masih ingat hubungan antara kecepatan linear dan kecepatan sudut, persamaan kecepatan sentripetal dapat ditulis dalam bentuk lain, yaitu

as = ω2r

  • Percepatan Anguler (α)

Sebuah benda bergerak melingkar dengan laju anguler berubah beraturan memiliki perubahan kecepatan angulernya adalah :

Δω = ω2 – ω1

Sama halnya dengan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), pada GMBB berlaku juga :

–          Mencari kecepatan sudut akhir (ωt) :

ωt = ω0 ± α.t

–          Mencari posisi sudut / besar sudut (θ) yang ditempuh:

θ= ω0 t ± α.t2

x = R. θ

Dapat diperoleh juga :
ωt2 = ω02 ± 2 α.θ

  •  Percepatan Tangensial (at)

Pada gerak melingkar berubah beraturan selain percepatan sentripetal (as) juga mempunyai percepatan tangensial (at). Semua benda bergerak melingkar selalu memiliki percepatan sentripetal, tetapi belum tentu memiliki percepatan tangensial. Percepatan tangensial hanya dimiliki bila benda bergerak melingkar dan mengalami perubahan kelajuan linier. Benda yang bergerak melingkar dengan kelajuan linier tetap hanya memiliki percepatan sentripetal, tetapi tidak mempunyai percepatan tangensial (at = 0 ).

DAFTAR PUSTAKA :

http://cahkleca.blogspot.com/2011/08/gerak-parabola.html

http://mosizio.blogspot.com/

http://bse.kemdikbud.go.id/buku/20090904221347/master/02_bab1.pdf

http://budisma.web.id/gerak-melingkar-beraturan.html

http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/12/gerak/

http://basicsphysics.blogspot.com/2008/11/gerak-melingkar-berubah-beraturan-gmbb.html

http://rumushitung.com/2013/01/12/gerak-melingkar-fisika/

http://www.mahfudcs.web.id/2012/04/materi-gerak-dalam-dua-dimensi-sma.html#.UjwW0Nl_fz8