Kosep Gerak || BAB 1 Gerak Benda dan Makhluk Hidup

Table of Contents

 Kompetensi dasar

3.2  Menganalisis gerak lurus, pengaruh gaya terhadap gerak berdasarkan Hukum  Newton,  dan  penerapannya  pada  gerak  benda  dan  gerak  makhluk hidup

4.2  Menyajikan hasil penyelidikan pengaruh gaya terhadap gerak benda

A.     Konsep gerak

1.       Gerak lurus

            Setiap hari kamu berangkat dari rumah ke sekolah kemudian kembali lagi ke rumah. Misalnya jika diukur jarak rumah ke sekolah 2 km, maka jarak tempuh yang kamu lakukan setiap hari adalah 4 km. Namun perpindahan yang kamu lakukan bernilai nol km. Mengapa demikian? Ada perbedaan makna antara jarak dan perpindahan.

        Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh dengan memperhitungkan posisi awal dan akhir benda, atau dengan kata lain perpindahan merupakan jarak lurus resultan dari posisi awal sampai posisi akhir.

        Sekarang pikirkan perjalanan saat kamu pergi dari rumah ke sekolah. Apakah kendaraan yang kamu tumpangi melaju dengan kecepatan tetap? Bagaimana kamu dapat mengukur besar kecepatan kendaraan yang kamu tumpangi?  

        Misalkan seorang atlet yang bergerak lurus beraturan mampu menempuh jarak 30 meter dalam waktu 6 sekon. Dengan kata lain, atlet mampun menempuh jarak 5 meter setiap sekonnya. Kemampuan atlet dalam menempuh jarak (s) tertentu setiap sekonnya (t) disebut sebagai kelajuan atau secara matematis dapat ditulis:

Tahukah kamu bagaimana cara mengukur kelajuan kendaraan bermotor? Apakah benar dengan menggunakan spedomoter? Ternyata, spedometer yang ada di kendaraan tidak mengukur keceptan gerak, tetapi mengukur kelajuan. Perhatikan gambar di bawah ini!

            Angkat yang ditunjukkan pada speedometer selalu berubah-ubah. Hal ini menunjukkan kelajuan sesaat mobil yang sedang bergerak. Berdasarkan pernyataan tersebut, dapatkah kamu definisikan apa yang dimaksud dengan kelajuan sesaat?

Berdasarkan gambar diatas, dapatkah kam menentukan kelajuan sesaat mobil pada saat 2 sekon, 4 sekon, dan 8 sekon? Pada mobil tertentu, biasanya dilengkapi oleh alat yang disebut dengan GPS untuk menginformasikan posisi, kecepatan, arah, dan waktu secara akurat.

Perhatikan gambar dibawah ini. Pada gambar tersebut terlihat bahwa GPS mobil melaju dengan kelajuan yang tetap, yaitu 20 m/s atau 72 km/jam. Tahukah kamu apa artinya?

Jika kelajuan mengukur jarak tempuh, maka kecepatan mengukur perpindahan (Δs, dengan Δ adalah perubahan/selisih) gerak benda tiap satuan waktu (t).

Meskipun kelajuan dan kecepatan memiliki definisi konsep yang berbeda, namun gerak Lurus Beraturan (GLB) besar kecepatan dan kelajuan memiliki nilai, simbol (v), serta satuan yang sama (m/s).

Saat melakukan perjalanan dari rumah ke sekolah, kendaraan yang kamu tumpangi akan bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah tiap waktu. Perhatikan gambar berikut.

         Gambar di atas menunjukkan mobil yang sedang bergerak menjauhi lampu lalu lintas akan dipercepat, sedangkan saat mendekati lampu lalu lintas akan diperlambat. Percepatan atau perlambatan mobil tersebut dengan mudah dapat diamati dari adanya perubahan besar kelajuan mobil yang ditunjukkan oleh jarum speedometer atau angka yang muncul pada GPS.

Secara matematis, percepatan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Contoh soal:
Saat mendekati lampu lalu lintas, mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan sebesar 72 km/jam (20 m/s) diperlambat hingga 0 km/jam dalam selang waktu 5 sekon dengan proses perubahan seperti dalam tabel berikut ini:

Penyelesaian:
 Berdasarkan data yang terdapat pada tabel di atas, dapat diketahui perlambatan mobil sebesar 4 m/s. Nilai tersebut diperoleh dari:

Karena perubahan kecepatan mobil dalam setiap sekon selalu tetap, maka percepatan gerak mobil adalah tetap sehingga mobil tersebut bergerak lurus berubah beraturan (GLBB). Percepatan benda tidak berlaku pada kendaraan yang sedang bergerak secara horisontal, tetapi juga pada benda yang bergerak secara vertikal.

Semua benda yang ada di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi. Gaya gravitasi yang dimaksud adalah gaya tarik benda oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan yaitu sebesar 9,8 m/s² (percepatan gravitasi).

 

2.      Gaya

            Gaya (force) sebagai suatu bentuk dorongan atau tarikan pada benda. Contohnya ketika mesin motor mengangkat lift, atau martil menghantam paku, atau angin meniup dedaunan yang ada di pohon, maka gaya sedang dikerahkan.

            Jika sebuah benda dalam keadaan diam, untuk membuatnya mulai bergerak diperlukan gaya, artinya suatu gaya dibutuhkan untuk mempercepat sebuah benda dari kecepatan nol ke kecepatan bukan nol. Untuk sebuah benda yang sudah bergerak, jika kita ingin mengubah kecepatannya baik arah maupun magnitudonya lagi-lagi diperlukan gaya.          

 

3.       Hukum Newton Tentang Gerak

a.    Hukum I Newton

      Hukum I Newton juga dikenal dengan hukum kelembaman karena sifat dari sebuah benda yang cenderung mempertahankan keadaan diamnya, atau kecepatan seragamnya di sepanjang garis yang lurus. Arah gerakan benda akan sama dengan arah gaya yang diberikan sehinggagaya digambarkan sebagai suatu besaran vektor. Besar dan arah gaya dapat digambarkan dengan suatu panah. Aplikasi dari hukum I Newton ini adalah Anda akan terdorong ke depan ketika mobil yang sedang dikendarai berhenti mendadak.

Mobil berhenti tetapi badan tetap bergerak searah dengan mobil. Hal ini yang menyebabkan banyak orang cedera leher serius karena kepala tidak tertahan dan terlempar ke depan dan ke belakang dengan cepat. Oleh karena itu pabrik mobil sudah memperkenalkan kantung udara untuk memberikan tahanan tambahan saat terjadi tabrakan.

 

Bunyi Hukum Newton I : Setiap benda akan terus dalam keadaan diam, atau terus bergerak lurus dengan kecepatan seragam kecuali jika ada gaya neto yang bekerja padanya.

∑F = 0

 

b.    Hukum II Newton

               Pada hukum I Newton diketahui bahwa jika tidak ada gaya neto yang bekerja pada sebuah bendanyang diam, maka benda itu akan terus diam atau jika benda itu sedang bergerak maka akan terus bergerak dengan kelajuan konstan. Lalu bagaimana jika pada sebuah benda dikerahkan sebuah gaya neto untuk membuat benda itu bergerak? Gaya neto yang dikerahkan pada sebuah benda akan menyebabkan benda mengalami pertambahan kecepatan.

               Pertambahan kecepatan secara terarur disebut dengan percepatan. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa gaya neto menyebabkan percepatan. Bagaimana hubungan antara gaya dengan percepatan? Bayangkan Anda sedang mendorong sebuah meja. Ketika Anda menambah gaya dorong Anda pada meja apakah meja akan bergerak lebih cepat? Jawabannya tentu ya. Hal ini menunjukkan bahwa gaya dan percepatan memiliki hubungan yaitu berbanding lurus. Lalu bagaimana jika Anda memberikan besar gaya dorong yang sama pada meja kecil dan meja besar, apakah pergerakan kedua meja tersebut akan sama? Jawabannya tentu tidak. Meja yang lebih besar akan bergerak lebih lambat dibandingkan meja kecil. Faktor yang mempengaruhi kejadian ini adalah massa benda. Fakta-fakta tersebut dikenal dengan Hukum II Newton.

               Dalam satuan SI, massa dinyatakan dalam kilogram, percepatan dalam m/s2 , dan gaya dinyatakan dalam newton (N). satu newton adalah gaya yang diperlukan untuk menimbulkan percepatan sebesar 1 m/s2 , pada benda bermassa 1 kg.

Hukum Newton II

Percepatan Sebuah Benda berbanding lurus dengan gaya neto yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan adalah searah dengan gaya neto yang bekerja pada benda.

∑F = ma

 

c.    Hukum III Newton

               Gaya yang dikerahkan pada benda apapun selalu dikerahkan oleh benda lainnya. Setiap ada aksi maka akan ada reaksi. Ini dikenal dengan hukum III Newton.

Bunyi Hukum Newton III

Bila sebuah benda mengerahkan gaya pada benda kedua, benda kedua ini akan mengerahkan gaya yang sama besarnya namun berlawanan arah pada benda pertama.

F_aksi = - F_reaksi