DIKTAT

BAB II

GERAK LURUS

Standar Kompetensi :

Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik

Kompetensi Dasar :

Menganalisis besaran fisika pada gerak dengan kecepatan dan perceptan konstan

I. Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, diharapkan siswa dapat :

1. Mendefinisikan Gerak

2. Membedakan jarak dan perpindahan

3. Membedakan kelajuan dan kecepatan

4. Membedakan kecepatan sesaat dan kecepatan rata – rata

5. Membedakan percepatan sesaat dan percepatan rata-rata

6. Menjelaskan ciri-ciri gerak lurus beraturan ( GLB )

7. Menginterpretasikan grafik v – t dan s – t ada gerak lurus beraturan ( GLB )

8. Menjelaskan ciri- ciri gerak lurus berubah beraturan ( GLBB )

9. Menginterpretasikan grafik hubungan v – t dan s – t pada gerak lurus berubah beraturan ( GLBB )

10. Menerapkan besaran- besaran fisika dalam gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan dalam berntuk persamaan dan menggunakannya dalam penyelesaian masalah.

II. PETA KONSEP

III. URAIAN MATERI:

A. JARAK DAN PERPINDAHAN :

Jarak ( X ):

adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak tanpa

memperhatikan arah gerak benda. Oleh karena itu jarak tergolong

besaran skalar .

Perpindahan ( S ) :

Adalah perubahan kedudukan suatu benda karena adanya perubahan

waktu dengan arah gerak diperhatikan. Perpindahan termasuk besaran

vektor .

Contoh :

Gerak sebuah titik dari : A - B - C - D - E - F - E - D .

Jarak yang ditempuh adalah :ABCDEFED , sedangkan perpindahannya adalah :

A D. adarh kekanan.

B. KELAJUAN DAN KECEPATAN

Kelajuan ( V ) :

Adalah jarak yang ditempuh persatu satuan waktu

V = ( meter/sekon )

Kecepatan ( V ) :

Adalah perpindahan persatu satuan waktu .

V = ( meter/sekon )

Kelajuan adalah besaran skalar sedangkan kecepatan besaran vektor .

Contoh:

1. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 90 km/jam. Hitunglah jarak yang ditempuh dalam waktu 10 menit ?

Jawab:

V = 90 km/jam = 90. 1000 m = 25 m/s

3600 s

t = 10 menit = 600 s

V = S = V . t

S = 25 . 600 m

S = 15 000 m

S = 15 km.

Kecepatan rata-rata ( Vr ) :

Adalah jarak total yang ditempuh per waktu total yang dipergunakan .

Vr =

Kecepatan sesaat ( Vs ) :

Harga limit dari kelajuan rata-rata ketika selang waktu mendekati nol

Vs = Limit

C. PERLAJUAN DAN PERCEPATAN

Perlajuan ( a )

Adalah perubahan kelajuan persatu satuan waktu. Perlajuan

merupakan besaran skalar .

a = ( meter/sekon )

Percepatan ( a ) :

Adalah perubahan kecepatan persatu satuan waktu . Percepatan

merupakan besaran vektor .

a = ( meter/sekon )

Percepatan sesaat ( as ) :

Adalah harga limit dari percepatan dimana waktu ( t ) mendekati

nol.

as = limit

D. GERAK LURUS BERATURAN

Gerak lurus beraturan :

Adalah gerak yang lintasannya lurus dengan kecepatan tetap.

Kecepatan tetap ( V ) :

Adalah kecepatan yang besarnya disetiap saat harganya tetap .

V =

Grafik kecepatan ( V ) terhadap waktu ( t ) :

Grafik perpindahan ( S ) terhadap waktu ( t ) :

E GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN .

3. Gerak lurus dengan percepatan tetap ( konstan ) (GLB)

3.1.Gerak pada bidang :

* .Kecepatan setelah t sekon

	Vt = Vo ± a . t

· Perpindahan setelah t sekon

	S = Vo.t ± a t2

Vt2 = Vo2 ± 2 a..S

Grafik kecepatan ( V ) terhadap waktu ( t ) :

Gr.(a ) Gr.(b) Gr.(c)

Grafik perpindahan ( S ) terhadap waktu ( t ) :

Gr.( d ) Gr ( e ) .

Keterangan grafik :

a = Grafik (V) terhadap (t) : GLBB dipercepat tanpa kecepatan awal

( Vo = 0)

b. = Grafik (V) terhadap (t) : GLBB dipercepat dengan kecepatan awal

(Vo>0)

c = Grafik (V) terhadap (t) : GLBB diperlambat dengan kecepatan awal

(Vo>0)

d = Grafik (S) terhadap (t) : untuk GLBB diperlambat

e = Grafik (S) terhadap (t) : untuk GLBB dipercepat.

F . Gerak Vertikal ke atas :

Gerak vertikal keatas termasuk g l b b dengan perlambatan gravitasi g m/s².

Vt = Vo - g t.

Y = Vo.t - ½ g t².

Vt² = Vo² - 2 a S

Gerak Vertikal ke bawah :

Gerak vertikal kebawah termasuk g l b b

dipercepat engan percepatan gravitasi g m/s² .

Vt = Vo + g t.

Y = Vo.t + ½ g t².

Vt² = Vo² + 2 a S

g

G .Gerak jatuh bebas :

Adalah gerak vertikal kebawah dengan kecepatan awal nol ( tanpa kecepatan awal )

Kecepatan jatuh ditanah Vt :

Vt =

Waktu jatuh sampai ditanah ( t ) :

t =

Contoh Soal:

1. Sebuah mobil bergerak lurus di jalan bebas hambatan dengan kecepatan 5 m/s. Tentukanlah :
1. kecepatan pada saat t = 1,2,3,4,5 sekon
2. jarak yang di tempuh setelah t =1,2,3,4,5 sekon

Jawab:

V₀ = 5 m/s

a. V₀ = V₁= V₂ = V₃ = V₄ = V₅ = 5 m/s

b. S₁ = V₁ . t₁ = 5. 1 = 5 m

S₂ = V₂ . t₂ = 5. 2 = 10 m

S₃ = V₃ . t₃ = 5. 3 = 15 m

S₄ = V₄ . t₄ = 5. 4 = 20m

S₅ = V₅ . t₅ = 5. 5 = 25 m

2. Sebuh sepeda motor yang semula bergerak dengan kecepatan 5m/s dipercepat sehingga kecepatannya menjadi 25 m/s dalam waktu 4 sekon.

Hitunglah:

a. Percepatan sepeda motor

b. Jarak yang ditempuh dalam waktu 4 sekon.

Jawab:

V₀ = 5 m/s

V_t = 25 m/s ; t = 4 sekon

a) a =

a =

a = 5 m/s²

b). S = Vo.t ± a t²

S = 5. 4 ± . 5 . 4²

S = 20 + 40

S = 60 m

3. Perhatikan grafik V – t yang menggambarkan gerak

Sebuah mobilberikut ini:

a. Jelaskan perjalanan yang di tempuh

Mobil dari O sampai C !

b. Hitung percepatan mobil selama

Perjalanan OA dan BC !

c. Hitung jarak yang ditempuh mobil

Selama 6 sekon pertama !

d. Hitung jarak yang ditempuh mobil dalam

10 sekon !

Jawab :

a) OA = Mobil dari keadaan diam dipercepat hingga kecepatannya mencapai 15 m/s dalam waktu 2 sekon. ( mobil melakukan GLBB )

AB = Empat sekon berikutnya ( dari 2 s hingga 6 s ) mobil bergerak denga kecepatan tetap 15 m/s (GLB)

BC = Mobil direm hingga berhenti pada sekon ke 10 ( dalam waktu 4sekon ), mobil melakukan GLBB diperlambat

b). a_OA = ⁼ = 7,5 m/s²

a_BC = ⁼ = - 3,75 m/s²

(tanda ( - ) menunjukkan perlambatan

C) S₆ = luas trapesium

= ½ ( jumlah garis sejajar ). Tinggi

= ½ ( 6 + 4 ) . 15

= ½. 10 . 15

= 75 m

d) S₁₀ = luas trapesium

= ½ .( 10 + 4 ) . 15

= ½ . 14 . 15

= 105 m

4. Sebuah mangga jatuh dari pohonnya yang tingginya 7,2 m. Jika g =10 m/s² . Tentukanlah :

1. Kecepatan mangga ketika sampai ditanah
2. Waktu yang dibutuh untuk sampai ditanah

Jawab:

1. V₀ = 0

h = 7,2 m

g = 10 m/s²

Hit:

Vt =

Vt = = = 12 m/s

b. t = Vt / g

= 12 / 10 = 1,2 sekon

LATIHAN SOAL

1. Benda A bergerak lurus berubah ber- aturan dengan kecepatan awal 5 ms^-1 dan percepatan 2 ms^-2 . Setelah 5 sekon benda A bergerak, benda B bergerak lurus beraturan. Agar dalam waktu 10 sekon benda B dapat menyusul benda A, kecepatan benda B harus…(30 ms^-1 )

2. Benda A jatuh bebas dari ke-tinggian tertentu. Setelah 2 sekon dari tempat yang sama, benda B juga jatuh bebas. Jika g = 10 ms^-2 jarak benda A dan B setelah 4 sekon dari jatuhnya benda B adalah….(100 m)

3. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan mula-mula 72 km / jam. Kemudian mobil itu direm, sehingga kecepatannya ber-kurang secara teratur menjadi 18 km / jam dalam waktu 5 sekon. Jarak yang ditempuh mobil selama detik ke-5 adalah…... (62,5 m)

4. Sebuah anak panah ditembakkan ver-tikal keatas dengan kecepatan 90 ms^-1, Empat sekon kemudian, pada tempat yang sama anak panah yang lain ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan 75 ms^-1. Jika percepatan gravitasi bumi 10 ms^-2, kedua anak panah tersebut bertemu pada ketinggian …. (212,8 m)

5. Hasan mengendarai motornya mengitari suatu lintasan meling-kar yang berjari-jari 50 m . Per-cepatan motor menuju ke-pusat lingkaran apabila kelajuan motor 20 ms^-1 adalah… ( 8 ms^-2)

6. Sebuah mobil memperlambat lajunya dari 20 ms^-1 dan berhenti setelah menempuh jarak 85 m. Berapakah perlambatannya, jika dianggap tetap? ….(2,35 ms^-2)

7. Sebuah batu dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 22 ms^-1
1. Berapakah kecepatannya keti-ka mencapai ketinggian 15 m ? ......(13,78 ms^-1)
2. Berapakah waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian tersebut? …(0,84 s)

8. Sebuah partikel bergerak dengan perceptan tetap 3 ms^-2. Pada t = 4 s, partikel berada pada posisi x = 100 m. Pada t = 6 s , partikel mempunyai kecepatan v = 15 ms^-1. Dimanakah posisi partikel saat t = 6 s? …..(168 m)

9. Sebuah mobil bergerak dengan percepatan tetap. Pada saat t₁ dan t₂ , posisinya berada di x₁ dan x₂ . Buktikan bahwa percepatan mobil itu adalah: a = 2(x₂.t₁ – x₁. t₂)/t₁. t₂ (t₂ – t₁)

10. Pada saat yang sama, sebuah batu jatuh bebas dan batu kedua dilemparkan ke bawah dengan kecepatan awal 1 ms^-1. Kapan jarak antara kedua batu menadi 18 m?.... (18 s)