Gerak Lurus

Jarak dan Perpindahan dalam Fisika

Jarak dan Perpindahan dalam Fisika

Pada fisika, jarak dan perpindahan memiliki pengertian yang berbeda. Jarakdiartikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda dalamselang waktu tertentu, dan merupakan besaran skalar. Perpindahan adalah perubahan kedudukan suatu benda dalam selang waktu tertentu dan merupakan besaran vektor.

Budi berjalan dari titik A ke titik B sejauh 8 m, kemudian belok ke kanan sejauh 6 m dan berhenti di C. Total perjalanan yang ditempuh oleh Budi adalah 8 meter ditambah 6 meter, yaitu 14 meter. Total perjalanan 14 m ini disebut jarak yang ditempuh Budi. Berbeda dengan jarak, perpindahan Budi adalah sebagai berikut. Posisi mula-mula Budi di titik A dan posisi akhirnya dititik C yang besarnya dapat dihitung dengan menggunakan rumus phy-tagoras.

Perpindahan Budi

Jadi, Budi mengalami perpindahan sejauh 10 m.

Perbedaan Jarak dan Perpindahan

Apa perbedaan antara jarak dan perpindahan? Dalam Fisika, jarak dan perpindahan adalah 2 besaran yang berbeda. Benda yang bergerak selalu berubah kedudukan atau jaraknya terhadap acuan. Perubahan jarak memerlukan waktu. Bagaimanakah besarnya jarak untuk setiap satuan waktu? Sebelum kita dapat menjawab pertanyaan tersebut, kita bedakan dulu antara jarak yang ditempuh benda yang bergerak dengan perpindahan benda. Perpindahan hanya ditinjau dari kedudukan awal dan kedudukan akhir. Perbedaan antara jarak dan perpindahan adalah sebagai berikut:

Jarak selalu ditinjau dari lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak, sedangkan perpindahan hanya ditinjau dari kedudukan awal dan kedudukan akhir.

Jarak tidak memperhitungkan arah gerak benda, sedangkan perpindahan memperhitungkan arah gerak benda.

Jarak merupakan besaran skalar karena hanya mempunyai besar saja, sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor.

Besar jarak yang ditempuh (jarak tempuh) suatu benda yang bergerak dipengaruhi oleh waktu.Demikian juga besarnya perpindahan benda sebanding dengan waktu. Semakin besar jarak yang ditempuh, semakin lama waktu yang diperlukan atau semakin besar perpindahan benda semakin besar juga waktu yang diperlukan.

Contoh Soal

Budi berjalan ke timur sejauh 3 meter, kemudian berbelok ke selatan sejauh 4 meter, lalu berbelok sejauh 3 meter ke barat. Tentukan jarak dan perpindahanbudi?

Jarak yang ditempuh Budi: = 3 meter ke timur + 4 meter ke selatan + 3 meter ke barat = 10 meter

Perpindahan yang ditempuh oleh Budi sama dengan jarak terdekat dari A ke D, yaitu 4 meter ke selatan.

Jadi terlihat bahwa nilai jarak dan perpindahan berbeda, yakni masing-masing 10 meter dan 4 meter.

Kecepatan dan Kelajuan dalam Fisika

Pada kehidupan sehari-hari orang sering menggunakan kata kecepatan meskipun yang dimaksud sebenarnya adalah kelajuan. Misalnya, kereta itu bergerak dengan kecepatan 80 km/jam. Pernyataan ini sebenarnya kurang tepat, karena kalau ingin menyatakan kecepatan, arahnya harus disebutkan. Supaya benar pernyataan tersebut harus diubah menjadi kereta itu bergerak dengan kecepatan 80 km/jam ke arah barat. Pada fisika, kelajuan dan kecepatan merupakan dua istilah yang berbeda. Kelajuan adalah cepat lambatnya perubahan jarak terhadap waktu dan merupakan besaran skalar yang nilainya selalu positif, sehingga tidak memedulikan arah. Kelajuan diukur dengan menggunakan spidometer. Kecepatan adalah cepat lambatnya perubahan kedudukan suatu benda terhadap waktu dan merupakan besaran vektor, sehingga memiliki arah. Kecepatan diukur dengan menggunakan velocitometer.

1. Kecepatan Rata-Rata

Suatu benda yang bergerak dalam selang waktu tertentu dan dalam geraknya tidak pernah berhenti meskipun sesaat, biasanya benda tersebut tidak selalu bergerak dengan kelajuan tetap. Bagaimana Anda dapat mengetahui kelajuan suatu benda yang tidak selalu tetap tersebut? Perhatikan Gambar berikut.

Wulan berangkat ke sekolah dari rumahnya (titik A) yang berjarak 20 km dengan menggunakan sebuah sepeda motor. Saat melewati jalan lurus, Wulan meningkatkan kelajuan sepeda motornya sampai kelajuan tertentu dan mempertahankannya. Ketika melewati tikungan (titik B dan C), Wulan mengurangi kelajuan sepeda motornya dan kemudian meningkatkannya kembali. Menjelang tiba di sekolah (titik D), Wulan memperlambat kelajuannya sampai berhenti. Setelah sampai di sekolah yang ditempuh dalam waktu 1 jam, Wulan menyadari bahwa angka pada spidometernya telah bertambah sebesar 30 Km. Hal ini menunjukkan jarak yang ditempuh Wulan ke sekolah sebesar 30 km.

Pada perjalanan dari rumah ke sekolah, kelajuan Wulan pasti tidak selalu tetap. Saat di jalan yang lurus kelajuannya besar dan saat di tikungan kelajuannya berkurang. Berdasarkan ilustrasi tersebut, kelajuan rata-ratadidefinisikan sebagai hasil bagi antara jarak total yang ditempuh dengan waktu untuk menempuhnya.

Bagaimana dengan kecepatan rata-rata Wulan? Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi antara perpindahan dengan selang waktunya. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

Keteranga :

v = Keceptan rata-rata (m/s)

x₁ = titik awal (m)

x₂ = titik akhir (m)

t₁ = waktu awal (s)

t₂ = waktu akhir (s)

2. Kecepatan Sesaat

Kelajuan dan kecepatan rata-rata mendeskripsikan kecepatan dan kelajuan dalam suatu jarak tertentu. Jarak dan perpindahan total dari suatu gerak benda dapat panjang atau pendek, misalnya 500 km atau 1 m. Bagaimana cara agar Anda mengetahui kelajuan atau kecepatan sesaat suatu benda yang bergerak pada waktu tertentu? Saat Anda naik kendaraan bermotor, untuk mengetahui kelajuan sesaat Anda tinggal melihat angka yang ditunjuk jarum pada spidometer. Perubahan kelajuan akan diikuti perubahan posisi jarum pada spidometer. Untuk menentukan kecepatan sesaat, Anda tinggal menyebutkan besarnya kelajuan sesaat ditambah menyebutkan arahnya. Bagaimana jika Anda tidak naik kendaran bermotor?

Kecepatan sesaat suatu benda merupakan kecepatan benda pada suatu waktu tertentu. Untuk menentukannya Anda perlu mengukur jarak tempuh dalam selang waktu (Δt) yang sangat singkat, misalnya 1/10 sekon atau 1/50 sekon. Secara matematis dapat dinyatakan 

Gerak Lurus Beraturan (GLB) 

Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat tetap. Kecepatan tetap adalah saat benda menempuh perpindahan yang sama selang waktu yang dibutuhkan juga sama.

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Apakah kamu dapat menyebutkan satu contoh saja gerak lurus beraturan (GLB)? Salah satu contoh gerak lurus beraturan adalah misalnya pada jalan yang lurus dan tidak ada hambatan, kendaraan dapat bergerak dengan kecepatan tetap selama beberapa waktu. Tetapi kebanyakan gerak mengalami perubahan kecepatan. Coba kamu sebutkan contoh gerak lurus beraturan yang lainnya!

Apabila sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 2 km/menit, pernyataan ini mengandung makna setiap menit mobil tersebut menempuh jarak 2 km. Lebih jelasnya perhatikan tabel berikut ini!

Suatu benda atau objek dikatakan bergerak jika mengalami perubahan posisi atau berpindah tempat. Perpindahan tersebut relatif terhadap kedudukan awal atau suatu titik acuan. Ketika Seorang murid berjalan dari kursinya ke depan kelas sambil memegang buku, apakah buku juga bergerak? Jawabannya bisa iya bisa juga tidak tergantung pada titik acuannya. 

Jika acuannya adalah kursi tempat duduk murid tersebut, maka buku dikatakan bergerak sebaliknya jika acuannya adalah tangan murid, maka buku dikatakan tidak bergerak karena tetap berada pada tangan tersebut. Hal mendasar lainnya yang harus dipahami adalah bahwa saat membahas persoalan gerak, maka untuk besaran-besaran vektor, arah sangat berpengaruh. 

Untuk membahas soal-soal tentang gerak lurus beraturan tentu kita harus memahami konsep-konsep dasar mengenai gerak lurus beratursn GLB. Suatu benda dikatakan bergerak lurus beraturan apabila : Lintasannya lurus 

Bergerak dengan kecepatan konstan 

Percepatan sama dengan nol 

Besaran-besaran yang harus dipahami dalam gerak antara lain : 

Kecepatan (v) merupakan besaran vektor yaitu memiliki nilai dan arah. 

Kelajuan (v) merupakan besaran skalar yaitu hanya memiliki nilai saja. 

Pepindahan (s) merupakan besaran vektor yaitu memiliki nilai dan arah. 

Jarak (s) merupakan besaran skalar yaitu hanya memiliki nilai saja. 

Waktu (t) merupakan besaran skalar. 

Contoh Soal Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Soal Seorang murid berenang menempuh kolam renang yang panjangnya 40 m selama 20 detik kemudian ia berputar balik dan kembali ke posisi awal dalam waktu 22 detik. Hitunglah kecepatan rata-rata murid tersebut pada : 

a) bagian pertama perjalanannya yaitu saat murid menyeberangi kolam meninggalkan posisi awalnya.

b) bagian kedua perjalanannya yaitu saat ia kembali ke posisi awal. 

Pembahasan 

Diketahui : 

s = 40 m 

t₁ = 20 s 

t₂ = 22 s 

a) v = s / t₁ = 40/20 = 2 m/s 

b) v = -s / t₂ = -40/22 = - 1,8 m/s 

Keterangan : 

Pada bagian kedua perjalanannya, perhatikan bahwa murid tersebut berbalik arah. Karena kecepatan dan perpindahan merupakan besaran vektor, maka arah akan sangat berpengaruh. Dengan begitu, karena arah kecepatan dan perpindahan pada bagian kedua berlawanan arah dengan bagian pertama, maka kecepatannya bertanda negatif. Tanda negatif hanya sebagai tanda bahwa arahnya berlawanan.