Gerak dan Gaya

Gerak dan gaya secara klasik pertama kali diletakkan dasar-dasarnya oleh Isaac Newton (1643 - 1727) dalam karyanya, Philosophiae naturalis principia mathematica, yang diterbitkan pada tahun 1687. meskipun sebelumnya galilei Galileo telah melakukan eksperimen mengenai percepatan tetapi yang lebih rinci menjelaskan pertama kali adalah Newton. Di dalam bukunya tersebut dijabarkan hukum gravitasi dengan 3 hukum gerak (Hukum Newton 1, 2 dan 3) yang mendominasi pandangan sains mengenai alam semesta selama 3 abad lamanya.

A. Pengertian Gerak

suatu benda dapat dikatakan bergerak apabila benda tersebut mengalami perubahan posisi. suatu benda akan cenderung untuk terus bergerak beraturan atau diam jika terhadap benda tersebut tidak diberi pengaruh gaya luar yang memaksa mengubah keadaan benda tersebut. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum I Newton

sebagai contoh dari hukum I Newton, misalnya saat kita sedang duduk dalam kendaraan yang tengah melaju dengan kecepatan tetap, ketika kendaraan yang kita tumpangi direm, maka tubuh kita akan bergerak ke depan. kondisi tubuh yang pada awalnya bergerak bersama dengan kendaraan berusaha tetap bergerak. Sebaliknya, ketika kendaraan mulai akan bergerak, tubuh akan terdorong ke belakang. Ini terjadi karena tubuh mula-mula diam bersama kendaraan dan tetap mempertahankan kondisi diam nya. Sifat ini disebut sifat kelembaman, sehingga hukum I Newton disebut juga sebagai hukum kelembaman.

Perhatikan gambar di atas. Ketika kita mendorong suatu benda diatas bidang datar, pada selang waktu tertentu benda tersebut akan bergerak dan kemudian berhenti (diam). hal tersebut terjadi karena adanya gerakan antara permukaan benda dengan bidang datar atau gaya-gaya luar lainnya yang berlawanan arah dengan gerak benda. Benda yang bergerak akibat pengaruh gaya luar ini dapat mengalami percepatan. Besar percepatan yang dialami oleh benda berbanding lurus dengan besar gaya yang mempengaruhi benda tersebut dalam setiap satuan massa. Pernyataan ini dikenal dengan Hukum II Newton. jika gaya yang bekerja terhadap benda adalah F dalam tiap satuan massa m dan percepatan yang dialami benda tersebut adalah a, maka hukum II Newton dapat ditulis dengan persamaan:

F = ma

Keterangan:

F = gaya total yang bekerja pada benda (N)

m = massa benda (kg)

a= percepatan (m/s²)

akibat adanya gaya yang bekerja pada benda benda yang mula-mula diam akan bergerak, benda yang telah bergerak akan bertambah kecepatannya (jika searah dengan arah gerakan), atau justru memperlambat gerak benda (jika arahnya berlawanan dengan arah gerak). berdasarkan perubahan posisi dan bentuk lintasan yang dialami benda akibat gerakannya maka gerak benda dapat Kita bedakan menjadi beberapa jenis diantaranya gerak lurus, gerak parabola, gerak rotasi, dan gerak vibrasi.

B. Gerak lurus

1. Gerak lurus beraturan

Dalam gerak lurus beraturan, kecepatan gerak benda selalu konstan. Kecepatan konstan ini mengandung pengertian bahwa arah kecepatan benda tetap sehingga lintasannya berupa garis lurus, dan besar kecepatan benda tetap sehingga benda bergerak beraturan. Dengan kata lain, gerak lurus berubah beraturan adalah gerak dengan percepatan nol dan kecepatan tetap.

Jika kita gambar grafiknya, grafik kecepatan fungsi  waktu untuk benda yang bergerak lurus beraturan seperti gambar dibawah ini:

luas daerah dibawah kurva kecepatan fungsi waktu tak lain adalah perpindahan atau perubahan posisi yaitu

∆x = vt

karena benda yang bergerak lurus beraturan kecepatannya tetap, maka kecepatannya itu sama dengan kecepatan rata-ratanya yang memenuhi persamaan

v = x - xo / ∆t

Dengan:

v = kecepatan (m/s)

∆x = perpindahan (m)

∆t = selang waktu (s)

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Suatu benda dikatakan mengalami gerak lurus berubah beraturan, jika terjadi perubahan kecepatan dalam selang waktu ∆t ketika bergerak. Jika kecepatan awal benda v0 dan kecepatan akhir benda v, maka setelah selang waktu (detik), besar percepatan yang dialami oleh benda tersebut adalah

a = ∆v / ∆t

Dengan:

∆v = v - vo = perubahan kecepatan (m/s)

∆t = t - to = selang waktu (s)

a = percepatan (m/s² )

Sedangkan untuk menentukan jauhnya perpindahan digunakan persamaan berikut

x = vot + 1/2 at² 

Dengan: 

x = jarak tempuh benda (m)

Contoh Soal:

Sebuah kendaraan yang melaju dengan kecepatan 80 m/s, tiba-tiba mengerem secara mendadak. Setelah 4 detik, kendaraan tersebut berhenti. Berapakah jarak yang ditempuh kendaraan selama selang waktu tersebut?

Diketahui: 
v1 = 80 m/s
v2 = 0 m/s
t = 4 s

Ditanya:

x =...?

Penyelesaian:

Share this post