Apa Saja Besaran-Besaran dalam Konsep Gerak Lurus? | Fisika Kelas 10

Di artikel Fisika kelas 10 kali ini, kita akan belajar mengenai besaran-besaran pada konsep gerak lurus. Ada apa saja, ya? Yuk, baca artikel ini sampai habis, gais!

--

Siapa di antara kamu yang suka berolahraga? Hayoo, hayooo, yang malas gerak, mulai biasakan diri deh untuk olahraga. Kamu bisa coba dari yang ringan dulu saja, jalan-jalan pagi atau sore, misalnya. Dengan berolahraga, bukan hanya menjaga kebugaran tubuh, tapi juga meningkatkan daya ingat kita, lho!

Nah, biar tambah semangat, ikut kakak berolahraga, yuk! Kali ini, kakak mau bersepeda keliling komplek tempat kakak tinggal. Rutenya seperti pada gambar di bawah ini, ya:

Mula-mula, kakak berjalan lurus ke arah kiri dari rumah. Sekitar 500 m, kakak belok kiri lagi, lalu berjalan lurus sejauh 1,200 m. Sampai perempatan, kakak belok kiri dan melalui jalan berliku-liku sampai rumah. Fyuh! Lumayan membakar kalori online. Hehehe…   

Tapi gais, kamu tahu nggak sih, kalau jalan-jalan kita tadi, ada kaitannya dengan konsep gerak lurus pada fisika, loh?

Wow... wow... amazing! (Sumber: giphy.com)

Kamu sudah tahu, apa yang dimaksud dengan gerak lurus? Nah, di artikel ini, kakak bakal ngejelasin ke kamu mengenai konsep gerak lurus disertai dengan besaran-besarannya, mengambil contoh dari jalan-jalan naik sepeda kita tadi. Soo, markimak, mari kita simaaak~ 

Baca Juga: Mengenal Besaran Pokok dan Besaran Turunan

Definisi Gerak Lurus

Ngomongin soal gerak lurus, kita perlu tahu lebih dulu definisi dari gerak, ya. Gerak adalah perubahan posisi/kedudukan benda terhadap suatu acuan tertentu. Jadi, benda dikatakan bergerak ketika benda tersebut mengalami perpindahan atau menempuh suatu jarak tertentu.

Berdasarkan lintasannya, gerak suatu benda dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu:

• Gerak lurus
• Gerak melingkar
• Gerak melengkung (parabola)

Nah, benda yang bergerak pada lintasan yang lurus disebut gerak lurus.

Baca Juga: Konsep Hukum Gerak Newton & Contoh Penerapannya

Besaran-Besaran pada Gerak Lurus

Pada gerak lurus, kita akan mengenal beberapa besaran. Di antaranya ada posisi, jarak, perpindahan, kelajuan rata-rata, kecepatan rata-rata, kelajuan sesaat, kecepatan sesaat, dan percepatan. Yuk, kita bahas satu per satu!

1. Posisi

Posisi adalah letak suatu benda pada waktu tertentu terhadap suatu acuan tertentu. Jadi, untuk menentukan posisi suatu benda, kamu harus tahu dulu nih, acuannya apa, arahnya terhadap acuan ke mana, serta nilai dan satuannya sejauh apa. Bingung, nggak? Oke, lihat ilustrasinya berikut ini, ya.

Tentukan posisi A dan B, jika acuannya adalah titik O!

Kita tandakan, panah ke kanan berarti positif, sedangkan panah ke kiri berarti negatif. Ingat, untuk menentukan posisi benda, kita perlu tiga hal, yaitu acuan, arah, serta nilai dan satuan.

Acuannya adalah titik O. Arahnya kalau ke kanan dari titik O berarti positif, kalau ke kiri dari titik O berarti negatif. Nilai dan satuannya adalah berikut ini:

X_A = -4 cm

X_B = 6 cm

Jadi, bisa kita dapatkan:

• Posisi titik A berjarak 4 cm di sebelah kiri titik O.
• Posisi titik B berjarak 6 cm di sebelah kanan titik O.

Oh iya, karena posisi ini memiliki nilai dan arah, maka nilainya termasuk besaran vektor ya, gais. 

Baca Juga: Apa Bedanya Besaran, Satuan & Dimensi dalam Pengukuran Fisika?

2. Jarak dan Perpindahan

Hayo, hayooo, menurut kamu, jarak dan perpindahan itu memiliki arti yang sama atau beda, nih?

Jawabannya, BEDA.

Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda. Jarak termasuk besaran skalar karena hanya memiliki nilai saja. Nah, untuk mencari jarak suatu benda, kamu tinggal menjumlahkan panjang lintasan yang dilalui benda.

Sementara itu, perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda. Kalau perpindahan ini termasuk besaran vektor karena punya nilai, juga arah. Untuk mencari perpindahan suatu benda, kamu harus perhatikan dulu nih, posisi awal benda, posisi akhir benda, serta arah bendanya.

Rumus mencari jarak dan perpindahan pada konsep gerak lurus adalah sebagai berikut, gais:

Kita masuk ke contoh deh supaya kamu nggak bingung. Masih ingat dengan rute jalan-jalan kita naik sepeda tadi? Kakak berjalan lurus sejauh 500 m. Misalnya, ban sepeda kakak tiba-tiba bocor. Lalu, kakak balik arah lagi sejauh 50 m ke bengkel.

Sekarang, kita coba tentukan jarak dan perpindahan yang ditempuh dari rumah ke pertigaanan jalan!

• Jarak

Untuk menghitung jarak, kita jumlahkan saja panjang total lintasan yang dilalui dari rumah ke bengkel:

s = total panjang lintasan

s = jarak dari rumah ke pertigaan + jarak dari pertigaan ke bengkel

s = 500 m + 50 m = 550 m

Jadi, jarak yang ditempuh kakak adalah sebesar 550 m.

• Perpindahan

Untuk menghitung perpindahan, kita lihat dulu posisi awal dan akhirnya. Posisi awal ada di rumah, berarti x₁ = 0 m. Sementara itu, posisi akhir ada di bengkel. Jadi, jarak dari rumah ke bengkel adalah 500 m - 50 m = 450 m = x₂. Sehingga, nilai perpindahannya adalah:

Jadi, perpindahannya adalah sebesar 450 m ke bengkel.

Baca Juga: Gerak Jatuh Bebas dan Fenomena Apel Jatuh Newton

Nah, kalau itu kan cara menghitung jarak dan perpindahan benda pada bidang satu dimensi, ya. Lalu, gimana caranya menghitung perpindahan benda pada bidang 2 dimensi? Oke, simak contoh di bawah ini!

Kakak bersepeda sejauh 500 m pada lintasan lurus. Sampai di pertigaan, kakak belok kiri dan berjalan lurus lagi sejauh 1,200 m menuju perempatan lampu merah. Tentukan jarak dan perpindahan yang ditempuh sepanjang perjalanan!

• Jarak

Untuk menghitung jarak, masih menggunakan rumus yang sama, ya. Kita jumlahkan panjang total lintasan yang dilalui kakak dari rumah ke perempatan jalan:

s = total panjang lintasan

s = jarak dari rumah ke pertigaan + jarak dari pertigaan ke perempatan

s = 500 m + 1,200 m = 1.700 m

Jadi, jarak yang ditempuh kakak dari rumah ke perempatan jalan adalah sebesar 1,700 m.

• Perpindahan

Nah, karena bidangnya dua dimensi, jadi cara menghitung perpindahan bendanya sedikit berbeda, nih. Oke, kita tulis terlebih dahulu hal-hal yang diketahui:

• Jarak dari rumah ke pertigaan jalan = 500 m
• Jarak dari pertigaan jalan ke perempatan jalan = 1,200 m

Perpindahan bisa dicari dengan menarik garis lurus dari posisi awal ke posisi akhir, sehingga membentuk gambar segitiga sebagai berikut:

Misalkan, 

• a = Jarak dari rumah ke pertigaan
• b = Jarak dari pertigaan ke perempatan
• c = Jarak dari rumah ke perempatan 

Jadi, untuk mencari jarak dari rumah ke perempatan (nilai c), kita bisa gunakan rumus Pythagoras. Kamu masih ingat? Begini caranya!

Sehingga,

Jadi, didapat besar perpindahannya adalah 1,300 m ke arah Timur Laut atau ke perempatan jalan.

Baca Juga: Bagaimana Cara Menghitung Teorema Pythagoras?

3. Kelajuan Rata-Rata dan Kecepatan Rata-Rata

Kelajuan rata-rata merupakan hasil bagi jarak total yang ditempuh benda dengan selang waktu tempuhnya. Kelajuan rata-rata termasuk besaran skalar ya gais, karena berhubungan dengan jarak. Sementara itu, kecepatan rata-rata merupakan perpindahan benda dalam selang waktu tempuhnya. Nah, karena kecepatan rata-rata berhubungan dengan perpindahan, maka termasuk besaran vektor. 

Nah, rumus mencari kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata di antaranya sebagai berikut:

Kita masuk ke contoh soal ya biar semakin jelas. 

Misalkan, waktu yang kakak tempuh dari rumah ke pertigaan jalan sejauh 500 m adalah 5 menit, sedangkan waktu yang ditempuh dari pertigaan ke perempatan sejauh 1,200 m adalah 12 menit. Hitung besar kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata kakak selama di perjalanan.

Pembahasan:

Diketahui:

s = 500 m + 1,200 m = 1,700 m

t₁ = 5 menit = 30 s

t₂ = 12 menit = 72 s

t = 5 menit + 12 menit = 17 menit = 102 s

x₁ = 0 m

x₂ = 1,300 m  

• Kelajuan rata-rata

Jadi, kelajuan rata-rata yang ditempuh kakak selama perjalanan adalah sebesar 16.67 m/s.

• Kecepatan rata-rata

Jadi, kecepatan rata-rata yang ditempuh kakak selama perjalanan adalah sebesar 30.95 m/s.

Baca Juga: Cara Menghitung Gerak Vertikal dalam Permainan Tenis

4. Kelajuan Sesaat dan Kecepatan Sesaat

Konsep kelajuan sesaat dan kecepatan sesaat ini didapat dari jarak yang ditempuh dari perpindahan benda dalam selang waktu yang sangat singkat (mendekati nol). Sebenarnya, nilai dari kelajuan sesaat itu sama saja dengan kecepatan sesaat. Jadi, untuk penjelasan poin ini, kakak akan gunakan istilah kecepatan sesaat saja, ya. 

Kecepatan sesaat merupakan turunan dari fungsi posisi terhadap waktu. Kamu bisa perhatikan nih, “turunan dari fungsi”. Itu berarti, soal-soal kecepatan sesaat biasanya akan berupa fungsi. Untuk mencari kecepatan sesaat, kamu bisa gunakan rumus berikut ini:

Contoh soal mencari percepatan sesaat:

Posisi bus Transjakarta dinyatakan oleh persamaan fungsi x(t) = 4t² - 3t + 1 dengan x dalam meter dan t dalam sekon. Besar kecepatan sesaat benda saat t = 2s adalah ... 

Pembahasan:

Jadi, diperoleh besar kecepatan sesaat bus Transjakarta saat t = 2s adalah sebesar 13 m/s.

Gimana, bingung cara mencari turunan fungsi? Yuk, pelajari dulu di artikel ini. Eits, jangan lupa balik lagi ya~

Baca Juga: Memahami Konsep Turunan Fungsi Aljabar

5. Percepatan

Percepatan adalah perubahan kecepatan benda setiap satuan waktu. Maksudnya gimana, sih? Misalnya gini, saat kakak mengendarai sepeda, kecepatan awalnya bernilai nol karena posisi masih diam (belum bergerak). Kemudian, kakak berjalan dengan kecepatan tetap. Seiring perjalanan, kakak mulai meningkatkan kecepatan sepeda tiap waktu. Nah, kondisi itulah yang disebut percepatan. Kebayang, nggak?

Percepatan suatu benda dapat dihitung menggunakan rumus berikut ini:

Percepatan juga termasuk ke dalam besaran vektor karena memiliki nilai dan arah. Oleh karena itu, kamu juga perlu memperhatikan arah percepatan benda.

1. Jika percepatan searah dengan arah gerak benda, maka:

• Gerak akan dipercepat (mengalami percepatan).
• Percepatan bernilai positif.

2. Jika percepatan berlawanan arah dengan arah gerak benda, maka:

• Gerak akan diperlambat (mengalami perlambatan).
• Percepatan bernilai negatif.

Oke, supaya lebih paham, kita latihan soal lagi, ya!

Contoh soal mencari percepatan yang searah dengan gerak benda:

Kakak mengendarai sepeda dari rumah menuju persimpangan jalan. Setelah 10s, sepeda yang dikendarai kakak mencapai kecepatan 10 m/s. Berapakah besar percepatan sepeda tersebut?

Pembahasan:

Kita tulis dulu apa yang diketahui pada soal, ya.

Diketahui:

v₁ = 0 m/s (mula-mula sepeda diam di tempat)

v₂ = 10 m/s

t₁ = 0 s

t₂ = 10 s

Ditanya: a ...?

Jadi, percepatan benda adalah sebesar 1 m/s². Nilainya positif karena gerak benda dipercepat dan searah dengan gerak benda.

Nah, bagaimana jika kasusnya, benda mengalami perlambatan?

Contoh soal mencari percepatan yang berlawanan arah dengan benda:

Saat bertemu gajlukan di jalan, sepeda yang dikendarai kakak bergerak dari kecepatan 70 m/s menjadi 30 m/s dalam waktu 50 s. Berapakah besar perlambatan sepeda yang dikendarai kakak?

Pembahasan:

Diketahui:

v₁ = 70 m/s 

v₂ = 30 m/s

t₁ = 0 s

t₂ = 50 s

Ditanya: a ...?

Jadi, percepatan benda adalah sebesar -0.8 m/s². Nilainya negatif karena gerak benda diperlambat dan berlawanan arah dengan gerak benda.

Baca Juga: Apa Sih Perbedaan GLB dengan GLBB? Berikut Penjelasan Lengkapnya!

Oke, gais, itu dia penjelasan materi mengenai besaran pada gerak lurus. Kamu tahu nggak sih, kalau gerak lurus itu dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan. Wah, gimana, tuh? Eits, kamu bisa simak penjelasan lengkapnya di ruangbelajar, yah. Yuk, klik banner di bawah ini untuk info lebih lanjut. See yaa~~~

Sumber Gambar:

GIF 'Kucing' [Daring]. Tautan: https://giphy.com/gifs/hills-pet-nutrition-science-diet-rN2EZm3CSXHY1QoGrq (Diakses pada 13 Oktober 2022)