MODUL FISIKA SMK

X

 

             

PETA KONSEP

 

Standar Kompetensi : Memahami konsep-konsep dan prinsip dasar Kinematika dan

                                      Dinamika benda   

Kompetensi Dasar     : 2.1 Memahami konsep gerak sebuah benda titik melalui besaran-

                                                        besaran fisika yang terkait

Indikator                    :              

ü      Memahami konsep gerak

ü      Membuat pola hubungan antara    jarak dan perpindahan

ü      Membedakan kecepatan,kecepatan rata-rata dengan kecepatan sesaat

ü      Menjelaskan kecepatan dan kelajuan

ü      Memahami konsep percepatan

ü      Memahami konsep gerak lengkung

Uraian Materi

 

Gerak lurus adalah gerakan suatu benda/obyek yang lintasannya berupa garis lurus (tidak berbelok-belok). Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai suatu translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang besarnya sama. Seperti gerak kereta api di rel yang lurus.

1.       Posisi

Posisi atau kedudukan adalah suatu kondisi vektor yang merepresentasikan keberadaan satu titik terhadap titik lainnya yang bisa dijabarkan dengan koordinat kartesius, dengan titik (0,0) adalah titik yang selain dua titik tersebut namun masih berkolerasi atau salah satu dari dua titik tersebut.

2.       Jarak dan Perpindahan

Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh  suatu benda yang bergerak,

Perpindahan adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda diukur dari posisi    awal ke posisi akhir

   Posisi awal                       perpindahan                          posisi akhir

 

                                                                Rute perjalanan

Jarak yang ditempuh benda  s = AB + BC

Perpindahan yang terjadi       s = AC

3.       Kelajuan dan Kecepatan

Kelajuan adalah besarnya kecepatan suatu objek. Kelajuan tidak memiliki arah sehingga termasuk besaran skalar. Rumus kelajuan adalah sebagai berikut:

Keterangan:

v = kelajuan rata-rata (m/s)

s = jarak (m)

t = waktu tempuh (s)

Kecepatan adalah besaran vektor yang menunjukkan seberapa cepat benda berpindah. Kecepatan juga bisa berarti kelajuan yang mempunyai arah.

Keterangan:

v = kecepatan (m/s)

= perpindahan (m)

t = waktu (s)

Contoh soal:

                                                                       300 m

 

                                     500 m                                                                        400 m

 

               

Heri dan Dita setiap pagi berangkat sekolah bersama-sama. Heri menempuh jarak 700 m selama 70 detik, yaitu menempuh 300 m selama 20 detik dari rumahnya menuju rumah Dita dan menempuh lagi 400 m selama 50 detik dari rumah Dita menuju sekolah. Namun, perpindahan Heri sejauh 500 m dari rumahnya menuju sekolah.

Berarti, kecepatan yang ditempuh oleh Heri adalah:

Dan kelajuannya adalah:

4.       Gerak Lurus Beraturan

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya tetap. Cara menghitung jarak dari suatu gerak beraturan. Yaitu dengan mengalikan kecepatan(m/s) dengan selang waktu(s).

Keterangan:

v = kecepatan rata-rata (m/s)

s = perpindahan (m)

t = selang waktu (s)

5.       Gerak Lurus Berubah Beraturan

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak yang lintasannya lurus dan kecepatannya berubah secara beraturan/berpola. Ada dua kemungkinan GLBB, yaitu GLBB dipercepat dan GLBB diperlambat. Rumus GLBB dituliskan sebagai berikut

Keterangan:

vt  = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s)

v0 = kecepatan awal (m/s)

a = percepatan (m/s2)

t = selang waktu (s)

s = jarak tempuh (m)

Percepatan adalah perubahan kecepatan dalam satuan waktu tertentu. Percepatan termasuk besaran vektor. Satuan SI percepatan adalah .

ü  Percepatan bisa bernilai positif dan negatif.

ü  Bila nilai percepatan positif, hal ini menunjukkan bahwa kecepatan benda yang mengalami percepatan positif ini bertambah (dipercepat).

ü  Sedangkan bila negatif, hal ini berarti kecepatannya menurun (diperlambat).

ü  Jika gerak suatu benda lurus dan kecepatannya tidak berubah, maka resultan percepatannya adalah 0.

ü  Rumus percepatan adalah sebagai berikut.

 

Keterangan:

a = percepatan rata-rata (m/s2)

= perubahan kecepatan (m/s)

= selang waktu (s)

Contoh soal: 1.      Sebuah titik partikel melakukan gerak dengan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap  waktu (t) seperti terlihat pada gambar di samping. Berapakah jarak yang ditempuh titik partikel selama 8 sekon tersebut?

Jawab:

s = luas I + luas II + luas III 
s = (¹⁄₂ . 4 . 10) + (2 . 10) + (¹⁄₂ . 2 . 10) 
s = 20 + 20 + 10 = 50 m

2.      Sebuah mobil sedang bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke utara mengalami percepatan tetap 4 m/s² selama 2,5 sekon. Tentukan kecepatan akhirnya

Dik:

Dit:

                 

                

3.      Sebuah mobil mula-mula diam, setelah 8 detik kecepatanya 72  km/jam. Maka jarak yang ditempuh pada saat itu adalah...

Dik :

        

 

Dit:

Jawab:

             

               

        

            

            

GLBB dalam Kehidupan

1.            Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak sebuah objek yang jatuh dari ketinggian tanpa kecepatan awal yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Benda-benda yang jatuh bebas di ruang hampa mendapat percepatan yang sama. Benda-benda tersebut jika di kenyataan mungkin disebabkan karena gaya gesek dengan udara.

Rumus-rumus gerak jatuh bebas adalah sebagai berikut.

 

Keterangan:

= kecepatan saat t sekon (m/s)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)

h = jarak yang ditempuh benda (m)

t = selang waktu (s)

Contoh:

1.    Benda jatuh bebas dari ketinggian 125 m besar kecepatannya sesaat sampai di tanah..

Dik :

                 

Dit : v_t .....?

Jwb : v_t²= v₀ +2gh

                       = 0 +2.10.125

                       =2500

                       =√2500 = 50 ^m/_s

2.   Sebuah kelapa muda terjatuh dari pohonnya dengan ketinggian 20 meter. Jika percepatan gravitasi adalah 10 , hitunglah lamanya waktu buah kelapa muda tersebut sampai ke tanah ?

Dik:  

      

Dit:

Jawab:

    

3.       Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak Vertikal ke bawah adalah gerak suatu benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi oleh percepatan. Rumus-rumus gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut.

 

Keterangan:

h = jarak/perpindahan (m)

= kecepatan awal (m/s)

= kecepatan setelah t (m/s)

g = percepatan gravitasi ()

t = selang waktu (s)

3. Gerak Vertikal ke Atas

Gerak vertikal ke atas adalah gerak suatu benda yang dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu (v0) dan percepatan g saat kembali turun. Rumus gerak vertikal ke atas adalah sebagai berikut.

 

Di titik tertinggi benda, kecepatan benda adalah nol. Persamaan yang berlaku di titik tertinggi adalah sebagai berikut.

 

Keterangan:

= selang waktu dari titik pelemparn hingga mencapai titik tertinggi (s)

= kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

= jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi (m)

Saat mulai turun, persamaannya sama seperti  gerak jatuh bebas. Rumusnya adalah:

 

Jadi, dapat disimpulkan bahwa waktu saat naik sama dengan waktu saat turun.

Soal Latihan

1.    Benda yang semula diam didorong sehingga bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s2.

Berapakah besar kecepatan benda itu setelah 5 detik kemudian?

2.    Gerak suatu benda dipercepat sehingga dalam waktu 4 s kecepatannya berubah dari

8 m/s menjadi 12 m/s. Berapakah jarak yang ditempuh benda selama 15 s itu?

3.    erapakah jarak yang ditempuh oleh suatu benda yang bergerak selama 10 s, bila selama waktu tersebut kecepatannya berubah dari 2 m/s menjadi 20 m/s?

4.    Gerak sebuah mobil selama 10 sekon seperti grafik berikut. 

 

Berapakah kecepatan rata-rata mobil tersebut?

5.    Sebuah bola jatuh bebas dari ketinggian 50 m di atas tanah. Hitung besar kecepatannya

1 sekon setelah dijatuhkan! (g = 10 m/s2)

6.    Seorang penerjun jatuh bebas dari ketinggian 200 m. Hitung kecepatannya pada saat posisinya 175 m dari tanah!

7.    Tuti menjatuhkan kerikil ke dalam sumur yang dalamnya 20 m (g = 10 m/s2). Berapakah waktu yang diperlukan kerikil itu untuk sampai di permukaan air sumur?

8.    Sebuah bola yang dijatuhkan dari atas menara sampai ke tanah dengan kecepatan

30 m/s (g = 10 m/s2). Berapa lama bola di udara?

9.    Sebuah bola dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s (g = 10 m/s2).

Tentukan tinggi maksimum bola!

10.  Peluru ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 150 m/s. Hitung kecepatannya setelah meluncur 5 s!

11.  Sebuah bola dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal 10 m/s dari ketinggian

15 m dari tanah (g = 10 m/s2). Hitung kecepatan bola saat tiba di tanah!

12.  Sebuah bola dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan 5 m/s dari ketinggian 30 m di atas tanah (g = 10 m/s2). Berapa waktu yang dibutuhkan bola itu untuk sampai di tanah?