GERAK LURUS

Gerak lurus adalah gerak sepanjang garis lurus. Beberapa contoh gerak lurus:

Gerak peluru beberapa saat setelah ditembakkan
Gerak kereta api pada rel yang lurus
Gerak benda jatuh dari ketinggian.

Berdasarkan pengalaman sehari-hari, kita sepakat mengatakan suatu benda bergerak apabila benda itu memperlihatkan perubahan posisi dari satu titik ke titik selanjutnya dalam kurun waktu tertentu. Untuk menyatakan posisi suatu benda kita sepakat menggunakan sistem koordinat. Seperti apa sistem koordinat itu? Perhatikan beberapa contoh berikut ini. Baca artikel sebelumnya!

Seekor elang yang terbang pada berbagai ketinggian saat berburu mangsa memiliki posisi yang dari waktu-ke-waktu perlu dinyatakan dengan 3 sumbu koordinat (x, y, z).

Seekor katak yang bergerak lurus dengan meloncat-loncat memiliki posisi yang dari waktu-ke-waktu perlu dinyatakan dengan 2 sumbu koordinat (x, y). Baca artikel sebelumnya!

Seekor semut yang bergerak lurus memiliki posisi yang dari waktu-ke-waktu cukup dinyatakan dengan 1 sumbu koordinat (x).

Gerak lurus benda yang dapat kita saksikan setiap hari sesungguhnya terjadi dalam ruang tiga dimensi. Namun, pembahasan gerak lurus dapat disederhanakan menjadi persoalan satu dimensi. Syaratnya, lintasan gerak benda dihimpitkan dengan salah satu sumbu koordinat. Karena hanya dinyatakan dengan satu sumbu koordinat maka gerak lurus sering disebut sebagai gerak satu dimensi.

Wujud aseli benda dalam analisis gerak umumnya diwakili oleh sebuah partikel atau titik dalam sistem koordinat. Meskipun digambarkan sebagai sebuah partikel, massa benda adalah tetap seperti sediakala.

Penyederhanaan seperti itu sangat dianjurkan karena selain mempermudah pembahasan juga didukung oleh kenyataan bahwa nilai perbandingan antara ukuran aseli benda dengan panjang lintasan yang ditempuhnya adalah tidak banyak berarti (dapat diabaikan). Misalnya adalah,

1 Besaran-besaran gerak

Sejumlah besaran fisika yang perlu kita ketahui agar dapat menganalisis gerak benda adalah: posisi, perpindahan, jarak, kecepatan dan percepatan.

1.1 Posisi

Posisi menyatakan letak suatu benda dalam sistem koordinat. Baca artikel sebelumnya!

Posisi burung a pada Gambar 4 berada pada koordinat 3 disebelah kanan titik nol. Sehingga dapat kita katakan posisi burung a adalah

xa = 3 meter

Posisi burung b berada pada koordinat 5 di sebelah kanan titik nol. Sehingga posisi burung b adalah

xb = 5 meter

Sedangkan burung c berada pada koordinat 4 di sebelah kiri titik nol. Sehingga posisi burung c adalah

xc = 4 meter

Posisi benda dapat bernilai positif atau negatif. Hal itu bergantung pada letak benda di kanan atau di kiri pusat koordinat.

1.2 Perpindahan

Perpindahan didefinisikan sebagai selisih posisi akhir terhadap posisi awal benda. Misalnya posisi awal benda ada di xa dan posisi akhir ada di xb, maka besarnya perpindahan benda, ∆x, adalah:

∆x = xb – xa

(1)

Apabila diperoleh nilai ∆x positif maka benda dikatakan melakukan perpindahan positif karena berpindah ke kanan dari posisi awal.

Pada Gambar 5 posisi awal burung ada di xa 2 m dan posisi akhirnya ada di xb 8 m. Perpindahan burung adalah

∆x = xb – xa = 8 – 2 = 6 m

Sehingga dikatakan burung melakukan perpindahan positif. Selanjutnya apabila diperoleh nilai ∆x negatif maka benda dikatakan melakukan perpindahan negatif karena berpindah ke kiri dari posisi awal.

Pada Gambar 6 posisi awal burung ada di xa 4 m dan posisi akhirnya ada di xb 10 m. Perpindahan burung adalah

∆x = xb – xa = -10 – (-4)
= -10 + 4 = -6 m

Sehingga dikatakan burung melakukan perpindahan negatif. Baca artikel sebelumnya!

1.3 Jarak tempuh

Jarak tempuh berbeda dengan perpindahan. Perpindahan dapat bernilai positif atau negatif sedangkan jarak tempuh selalu bernilai positif.

Contoh 1

Sebuah benda mula-mula berada pada posisi xa 1 m, kemudian berpindah ke xb 4 m, maka perpindahan benda adalah

∆x = xb – xa = -4 – 1 = -5 m

Sedangkan jarak tempuh benda dari posisi xa ke posisi xb adalah

sab = |xb – xa| = | -4 – 1| = | -5| 5 m

Simbol |…| bermakna operasi mencari nilai mutlak.

Contoh 2

Sebuah benda mula-mula berada pada posisi xa 1 m, kemudian berpindah ke xb 4 m dan dilanjutkan berpindah ke xc 2 m, maka perpindahan benda adalah

∆x = xc – xa = 2 – 1 = 1 m

Sedangkan jarak tempuh benda dari posisi xa ke posisi akhir xc adalah

sac = sab + sbc

A = |xb – xa| + |xc – xb|

B = | -4 – 1| + |2 -(-4)|

C = | -5| + | 2+4 | = 5 + 6 = 11 m

Contoh 3

Pada Gambar 7, posisi awal burung bangau xa = -40 m dan posisi akhirnya xe = 30 m. Perpindahan bangau adalah ∆x = xe – xa = 30. Perpindahan bangau adalah ∆x = xe – xa = 30 – (-40) = 70 m. Baca artikel sebelumnya!

Jarak tempuh bangau dari posisi awal xa ke posisi akhir xe adalah

sae = sab + sbc + scd + sde

A = |xb – xa| + |xc – xb| + |xd – xc| + |xe – xd|

B = |10 + 40| + |- 20 -10| + |50 + 20| + |30 – 50|

C = |50| + | -30| + |70| + | -20|

D = 50 + 30 + 70 + 20 = 170 m

1.4 Kecepatan rata-rata GERAK LURUS

Jika benda berpindah dari posisi awal xa ke posisi akhir xb dengan lama waktu ∆t, maka benda itu memiliki kecepatan rata-rata ̄v, sbb:

(2)

Perhatikan Gambar 8. Lama perpindahan semut dari xa 3 cm ke xb 4 cm adalah ∆t 5 sekon.

Perpindahan semut adalah ∆x = xb – xa = -4 – 3 = -7 cm. Kecepatan rata-rata semut adalah

1.5 Laju rata-rata GERAK LURUS

Laju selalu bernilai positif tidak dipengaruhi arah gerak benda. Laju rata-rata pada kendaraan dapat dibaca dari speedometernya. Jika benda menempuh jarak s dalam selang waktu ∆t, maka benda itu memiliki laju rata-rata ̄v, sbb: