Halaman
197
Bab 10 Gerak
197
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari bab ini,
kamu diharapkan dapat melakukan
percobaan yang berkaitan dengan
gerak lurus beraturan dan berubah
beraturan serta penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari.
GERAK
Peta Konsep
GERAK
BAB 10
Pengertian Gerak
GLBB
Penerapan GLB
dan GLBB dalam
Kehidupan Sehari-hari
Kecepatan
Percepatan
Gerak Lurus
GLBB
011 bab 10.indd 197
7/18/2008 7:30:31 PM
198
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
198
Pernahkah kamu melihat balapan mobil? Di televisi mungkin kamu memiliki siaran
favorit, yaitu siaran olah raga tentang balapan mobil. Kalau kita perhatikan, mobil bergerak
terhadap penonton, dan pengemudi bergerak terhadap penonton. Namun apakah dapat
dikatakan pengemudi bergerak terhadap mobil?
Bagaimanakah jenis-jenis gerak benda dan penerapannya dalam kehidupan sehari-
hari? Mari kita pelajari bersama dalam bab ini.
Gambar 10.1 Balapan Mobil, Sebagai Contoh Gerak
Sumber Gambar:
www.f1-site.com
(2008)
011 bab 10.indd 198
7/18/2008 7:30:31 PM
199
Bab 10 Gerak
199
Kata-Kata Kunci
(Key Words)
gerak
jarak
perpindahan
kelajuan
kecepatan
percepatan
GLBB
GLBB
gerak jatuh bebas
gerak vertikal
Kita dapat melihat kendaraan seperti sepeda, becak, sepeda
motor, mobil atau bus yang berlalu lalang di jalan raya. Kendaraan-
kendaraan tersebut dapat kita gunakan sebagai alat transportasi.
Kita menggunakan kendaraan-kendaraan tersebut untuk menempuh
jarak tertentu atau mengangkut barang. Pada pembahasan berikut
ini, kita akan membahas tentang gerak lurus beraturan dari suatu
benda dan gerak lurus berubah beraturan serta penerapannya dalam
kehidupan sehari-hari.
A. Pengertian Gerak
Coba kamu perhatikan benda-benda di sekitarmu! Adakah yang diam?
Adakah yang bergerak? Batu-batu di pinggir jalan diam terhadap
jalan kecuali jika ditendang oleh kaki maka benda tersebut akan
bergerak, rumah-rumah di sekitar kita diam terhadap pohon-pohon
di sekelilingnya, seseorang berlari pagi di taman, dikatakan orang
tersebut bergerak terhadap jalan, batu-batu, rumah-rumah, maupun
pohon-pohon yang dilewatinya, dan masih banyak lagi. Jadi apakah
yang disebut gerak itu?
Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami
perubahan kedudukan terhadap titik tertentu sebagai acuan. Jadi,
gerak adalah perubahan posisi atau kedudukan terhadap titik acuan
tertentu. Gerak juga dapat dikatakan sebagai perubahan kedudukan
suatu benda dalam selang waktu tertentu.
Berbeda halnya dengan peristiwa berikut, orang berlari di mesin
lari
fi
tnes (mesin kebugaran), anak yang bermain komputer dan
lain sebagainya. Apakah mereka mengalami perubahan posisi atau
kedudukan dalam selang waktu tertentu?
Kegiatan tersebut tidak mengalami perubahan posisi atau
kedudukan karena kerangka acuannya diam. Penempatan kerangka
acuan dalam peninjauan gerak merupakan hal yang sangat penting,
mengingat gerak dan diam itu mengandung pengertian yang relatif.
Sebagai contoh, ada seorang yang duduk di dalam kereta api yang
sedang bergerak, dapat dikatakan bahwa orang tersebut diam
terhadap kursi yang didudukinya dan terhadap kereta api tersebut,
namun orang tersebut bergerak relatif terhadap stasiun maupun
terhadap pohon-pohon yang dilewatinya.
Gambar 10.2 Orang
Berlari di Taman, Bergerak
terhadap Pohon
Sumber Gambar: Microsoft
Encarta Reference Library,
2005
Gambar 10.3 Orang Berlari
di Atas Mesin Lari Fitness
Sumber Gambar:
www.
teambath.com
(2008)
Diskusikan 10.1
Carilah lima contoh kegiatan sehari-hari atau perubahan kedudukan benda yang menunjukkan
benda tersebut bergerak atau diam. Beri penjelasannya!
011 bab 10.indd 199
7/18/2008 7:30:34 PM
200
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
200
B. Jarak dan Perpindahan
Jarak dan perpindahan mempunyai pengertian yang berbeda. Misal-
kan Fira berjalan ke barat sejauh 4 km dari rumahnya, kemudian
3 km ke timur. Berarti Fira sudah berjalan menempuh jarak 7 km
dari rumahnya, sedangkan perpindahannya sejauh 1 km (Gambar
10.4a).
Berbeda halnya dengan contoh berikut. Seorang siswa berlari
mengelilingi lapangan satu kali putaran. Berarti ia menempuh jarak
sama dengan keliling lapangan, tetapi tidak menempuh perpindahan
karena ia kembali ke titik semula (Gambar 10.4b).
Contoh lain, ada seorang pejalan kaki bergerak ke utara
sejauh 3 km, kemudian berbelok ke timur sejauh 4 km, lalu
berhenti. Berapa jarak yang ditempuh siswa tersebut? Berapa pula
perpindahannya?
Jarak yang ditempuh siswa tersebut berarti keseluruhan lintasan
yang ditempuh yaitu 3 km + 4 km = 7 km, sedangkan perpindahannya
sepanjang garis putus-putus pada Gambar 10.4c, yaitu
2
2
34
=
25
= 5 km (Gambar 10.4c).
Dengan demikian, jarak dide
fi
nisikan sebagai panjang seluruh
lintasan yang ditempuh. Perpindahan merupakan jarak dan arah
dari kedudukan awal ke kedudukan akhir atau selisih kedudukan
akhir dengan kedudukan awal. Jarak merupakan besaran skalar,
sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor.
1.
Seorang pramugari sedang berjalan menuju penumpang sambil membawa makanan dan
minuman. Pramugari tersebut berada dalam pesawat yang sedang terbang meninggalkan
lapangan udara. Apakah pramugari dapat dikatakan bergerak terhadap penumpang,
makanan yang dibawanya, dan penjual tiket di lapangan udara? Berikan penjelasanmu!
2.
Aisya salah satu atlet lari jarak jauh. Ketika pemanasan biasanya ia berlari mengelilingi ta-
man berbentuk lingkaran sebanyak 3 putaran. Jika jari-jari lingkaran taman 14 m, tentukan
jarak dan perpindahan yang dialaminya!
Asah Kemampuan 10.1
Gambar 10.4 Lintasan yang Ditempuh Pejalan Kaki
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
U
3 km
4 km
Awal
Akhir
(a)
(b)
(c)
011 bab 10.indd 200
7/18/2008 7:30:34 PM
201
Bab 10 Gerak
201
C. Kecepatan dan Kelajuan
Istilah kecepatan dan kelajuan dikenal dalam perubahan gerak.
Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan meru-
pakan besaran skalar. Besaran vektor memperhitungkan arah
gerak, sedangkan besaran skalar hanya memiliki besar tanpa
memperhitungkan arah gerak benda. Kecepatan merupakan
perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan
dide
fi
nisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara
matematis dapat ditulis sebagai berikut.
kecepatan =
perpindahan (meter)
selang waktu (detik)
kelajuan =
jarak (meter)
selang waktu (detik)
Contoh Soal 10.1
C
Soal
Seorang siswa berjalan dengan lintasan ABC,
seperti gambar berikut. Selang waktu dari A ke C
10 sekon. Tentukan kelajuan dan kecepatan siswa
tersebut?
Pembahasan
Diketahui : jarak AC = 7 m
selang waktu = 10 sekon
perpindahan AC = 5 m
Ditanya
: besar kelajuan dan kecepatan
Jawab
: perpindahan
AC
=
22
AB
BC
=
22
3
3 = 9 16
perpindahan
AC
=
25
= 5 m
kelajuan =
jarak (meter)
selang waktu (sekon)
=
7 meter
10 sekon
= 0,7 m/s
kecepatan =
perpindahan (meter)
selang waktu (sekon)
=
5 meter
10 sekon
= 0,5 m/s
Gambar 10.5 Rute Perpindahan Seorang Siswa
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
U
3 km
4 km
Awal
Akhir
A
B
C
011 bab 10.indd 201
7/18/2008 7:30:34 PM
202
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
202
Contoh Soal 10.2
C
Soal
Leo berlari dengan rute ACB, dari posisi A pada
x
1
= 2 m menuju ke arah kanan dan sampai pada
posisi
x
2
= 8 m di titik C, kemudian berbalik ke posisi
x
3
= 7 m di titik B, jika waktu yang digunakan
adalah 2 sekon, berapakah kecepatan dan kelajuan rata-rata Leo?
Pembahasan
Diketahui : A
→
x
1
= 2 meter (posisi awal)
B
→
x
2
= 7 meter (posisi akhir)
&
t
= 2 sekon
Ditanya
: a. kecepatan rata-rata
b. kelajuan rata-rata
Jawab
: a)
&
t
=
x
akhir
–
x
awal
= 7 – 2 = 5 m
x
012 3 4567
8
A
BC
Gambar 10.6 Lintasan yang ditempuh Leo
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
Kecepatan Rata-Rata dan Kelajuan Rata-Rata
Kecepatan rata-rata dide
fi
nisikan sebagai perpindahan yang ditempuh
terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak sepanjang sumbu-x
dan posisinya dinyatakan dengan koordinat-x, secara matematis
persamaan kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut
x
v
t
$
$
Keterangan:
v
= kecepatan rata-rata (m/s)
&
x
=
x
akhir
–
x
awal
= perpindahan (m)
&
t
= perubahan waktu (s)
Kelajuan rata-rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan
waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut
s
v
t
Keterangan:
v
= kecepatan rata-rata (m/s )
s
= jarak tempuh (m)
t
= waktu tempuh (s)
011 bab 10.indd 202
7/18/2008 7:30:35 PM
203
Bab 10 Gerak
203
kecepatan rata-rata:
21
xx
x
v
tt
$
$$
5 m
2,5
2 s
m/s
Jadi, kecepatan rata-rata Leo adalah 2,5 m/s.
b)
s
ACB
=
s
AC
+
s
CB
= 6 m + 1 m = 7 m
t
ACB
= 2 sekon
kelajuan rata-rata
s
v
t
=
7 m
2 s
= 3,5 m/s
Jadi, kelajuan rata-rata Leo sebesar 3,5 m/s.
Dari contoh soal di atas, terlihat perbedaan antara kecepatan
rata-rata dan kelajuan rata-rata. Kecepatan rata-rata ditentukan
dengan melihat arah geraknya, sedangkan kelajuan rata-rata tidak
bergantung pada arah geraknya.
1.
Anton berlari mengelilingi lapangan berukuran 8 m
6 m sebanyak 2,5 putaran. Selang
waktu yang diperlukan 10 sekon. Hitunglah kelajuan dan kecepatan Anton!
2.
Seekor semut bergerak dengan menempuh jarak 60 cm setelah 3 detik. Hitunglah kelajuan
semut tersebut!
3.
Seorang pelari menempuh lintasan berbentuk lingkaran yang berjari-jari 14 m sebanyak
2,5 putaran selama 20 detik. Tentukan kelajuan dan kecepatan pelari tersebut.
Asah Kemampuan 10.2
a
n
S
el
an
g
Warta IPA
W
W
Kecepatan sebuah sepeda motor tidak konstan. Ketika melewati
jalan yang menurun, sepeda motor akan bergerak dengan cepat.
Sebaliknya, ketika tiba-tiba lampu lalu lintas menyala merah, tentu
kita akan memperlambat kecepatan kendaraan kita. Kecepatan
pada saat tertentu dinamakan kecepatan sesaat. Besarnya
kecepatan sesaat di sebut kelajuan sesaat. Pada kendaraan
bermotor, kelajuan sesaat dapat kita lihat pada speedometer.
Jadi, speedometer merupakan alat untuk menunjukkan kelajuan
sesaat.
Gambar 10.7 Speedometer
Foto: Dokumentasi Penerbit
D. Percepatan
Suatu benda akan mengalami percepatan apabila benda tersebut
bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan dalam selang waktu
tertentu. Misalnya, ada sepeda yang bergerak menuruni sebuah bukit
011 bab 10.indd 203
7/18/2008 7:30:37 PM
204
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
204
memiliki suatu kecepatan yang semakin lama semakin bertambah
selama geraknya. Gerak sepeda tersebut dikatakan dipercepat. Jadi
percepatan adalah kecepatan tiap satuan waktu. Secara matematis
dapat ditulis sebagai berikut.
Percepatan =
kecepatan
waktu
a
=
v
t
Keterangan:
a
= percepatan (m/s
2
)
&
v
= kecepatan (m/s)
&
t
= waktu (s)
Percepatan merupakan besaran vektor.
Percepatan dapat bernilai positif (
+a
) dan bernilai negatif (-
a
)
bergantung pada arah perpindahan dari gerak tersebut. Percepatan
yang bernilai negatif (
-a
) sering disebut dengan perlambatan. Pada
kasus perlambatan, kecepatan
v
dan percepatan
a
mempunyai arah
yang berlawanan.
Berbeda dengan percepatan, percepatan rata-rata dide
fi
nisikan
sebagai perubahan kecepatan terhadap selang
Percepatan rata-rata memiliki nilai dan arah. Perhatikan Gambar
10.8!
Berdasarkan gra
fi
k terlihat bahwa hubungan antara perubahan
kecepatan terhadap waktu adalah linier. Artinya perubahan kecepatan
(
&
v
) pada setiap ruas di dalam gra
fi
k dibagi dengan selang waktu
(
&
t
) akan menghasilkan sebuah nilai tetap, yang disebut percepatan
rata-rata. Percepatan rata-rata dari gra
fi
k tersebut dapat dituliskan
sebagai berikut.
Percepatan rata-rata =
Perubahan kecepatan
Selang waktu
21
21
vv
v
a
t tt
$
$
Keterangan:
&
v
= perubahan kecepatan (m/s)
&
t
= perubahan waktu (s)
a
= percepatan rata-rata (m/s
2
)
Gambar 10.8 Grafik
Percepatan Rata-rata
Sumber Gambar:
Dokumentasi Penerbit
v
2
v
1
t
1
t
2
v
(m/s)
t
(s)
Contoh Soal 10.4
C
Soal
Sebuah bus kota pada detik pertama bergerak dengan kecepatan 7 m/s. Pada detik kedua
kecepatannya menjadi 9 m/s. Berapakah percepatan rata-rata bus kota tersebut?
011 bab 10.indd 204
7/18/2008 7:30:37 PM
205
Bab 10 Gerak
205
Pembahasan
Diketahui : v
1
= 7 m/s
v
2
= 9 m/s
Ditanya : percepatan rata-rata
a
()
Jawab :
2
21
21
9 7 m/s
2 m/s
=
=
= 2 m/s
2 1
1 s
vv
a
tt
s
Jadi, percepatan rata-rata bus kota adalah 2 m/s
2
.
Asah Kemampuan 10.3
1. Seorang polisi mempercepat motornya untuk mengejar penjahat dari keadaan berhenti
hingga kecepatannya menjadi 30 m/s dalam selang waktu 3 detik. Hitunglah percepatan
motornya!
2. Sebuah bus Semarang—Solo bergerak dengan kecepatan 72 km/jam. Ketika mendekati
sebuah perempatan lampu
traf
fi
c light,
sang sopir melihat perubahan warna lampu dari
warna hijau, kuning, dan akhirnya merah. Jika perlambatan maksimal bus 4 m/s
2
, hitunglah
waktu bus untuk berhenti agar tidak melewati batas lampu
traf
fi
c light
di depannya!
E. Gerak Lurus
Pernahkah kamu mengamati bagaimana jalannya kereta api?
Lintasannya lurus, parabola atau lingkaran? Gerak suatu benda
dalam lintasan lurus disebut gerak lurus. Buah kelapa yang jatuh
dari pohonnya adalah contoh gerak lurus. Gerak bumi mengelilingi
matahari merupakan gerak dengan kecepatan tetap dengan waktu
tempuh satu tahun.
Menurut bentuk lintasannya, gerak lurus dibagi menjadi gerak
lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan.
1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap dikatakan melakukan
gerak lurus beraturan. Jadi, syarat benda bergerak lurus beraturan
apabila gerak benda menempuh lintasan lurus dan kelajuan benda
tidak berubah.
Pada gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama
dalam selang waktu yang sama pula. Sebagai contoh, mobil yang
melaju menempuh jarak 2 meter dalam waktu 1 detik, maka satu
detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya.
Dengan kata lain, perbandingan jarak dengan selang waktu selalu
konstan atau kecepatannya konstan. Pada gerak lurus beraturan
011 bab 10.indd 205
7/18/2008 7:30:37 PM
206
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
206
Gambar 10.9 Kereta Api Bergerak di Rel yang Lurus
Foto: Dokumentasi Penerbit
V
(ms
-1
)
V
t
t
(s)
(GLB) kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan karena
lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang
ditempuh besarnya sama.
Persamaan GLB, secara matematis dapat dirumuskan sebagai
berikut.
s
v
t
atau
s vt
Keterangan:
v
= kecepatan (m/s)
s
= perpindahan (m)
t
= waktu (s)
Secara gra
fi
k dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar 10.10 Grafik Hubungan antara Jarak Terhadap Waktu pada GLB
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
011 bab 10.indd 206
7/18/2008 7:30:39 PM
207
Bab 10 Gerak
207
Hubungan jarak terhadap waktu adalah sebagai berikut.
jarak = kelajuan
.
waktu
s
=
v
.
t
Jika benda sudah memiliki jarak tertentu terhadap acuan
maka
s
=
s
0
+
v
.
t
dengan s
0
= kedudukan benda pada
t
= 0(kedudukan awal)
Kecepatan gerak benda pada GLB adalah tetap. Seperti terlihat
pada gra
fi
k di bawah, benda bergerak dengan kecepatan tetap v m/s.
Selama t sekon maka jarak yang ditempuh adalah
s = v
t
. Jarak
yang ditempuh benda tersebut dalam suatu gra
fi
k v – t pada GLB
adalah sama dengan luas daerah yang diarsir.
Gambar 10.11 Hubungan Kecepatan (v) dan Waktu (t) pada GLB
v
t
t
(s)
v
(ms
-1
)
Diskusikan 10.2
Mengapa Bumi dapat bergerak mengelilingi matahari dengan kecepatan tetap?
Soal
Sebuah mobil bergerak kecepatan tetap 36 km/jam. Hitung jarak yang ditempuh mobil selama
10 sekon?
Pembahasan
Diketahui :
v
= 36 km/jam = 10 m/s
t =
10 sekon
Ditanya :
s
Jawab :
s = v × t
s =
10 m/s × 10 sekon
s
= 100 m
Contoh Soal 10.5
C
011 bab 10.indd 207
7/18/2008 7:30:39 PM
208
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
208
Soal
Perhatikan gambar di bawah ini. Sebuah mobil A dan B bergerak dengan arah berlawanan
masing-masing dengan kecepatan tetap 20 m/s dan 10 m/s. Hitung kapan dan di mana mobil
A berpapasan jika jarak kedua mobil mula-mula 210 m.
Pembahasan
Diketahui : kecepatan mobil A =
V
A
= 20 m/s
kecepatan mobil B =
V
B
= 10 m/s
jarak mobil A dan B = 210 m
Ditanya :
t
A
(waktu mobil A berpapasan dengan mobil B)
s
A
(jarak tempuh mobil A ketika berpapasan dengan mobil B)
Jawab :
s
A
+ s
B
=
Jarak ketika mobil A berpapasan dengan mobil B
v
A
t + v
B
t =
210 m
20
t
+ 10
t
= 210 m
30
t =
210
→
t =
210
30
= 7
sekon
t = 7
sekon setelah mobil A berjalan
s
A
=
v
A
t
= 20
.
7 = 140 m
Jadi, mobil A berpapasan dengan mobil B setelah 7 sekon dan berjalan 140 m.
Contoh Soal 10.6
C
Gambar 10.12 Dua Buah Mobil Bergerak Berlawanan
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
Belajar IPA melalui Internet
Kamu dapat belajar materi ini dengan mengakses website.
1.
Bus Trans Jakarta
melaju dengan kecepatan konstan 108 km/jam selama 2 jam. Tentukan
jarak yang ditempuhnya!
2.
Pesawat tempur F-16 melintas di udara dengan kecepatan tetap 216 km/jam, menempuh
jarak 500 meter. Berapakah waktu yang dibutuhkannya?
3.
Dua buah mobil A dan B mula-mula terpisah sejauh 500 m, bergerak dengan kecepatan
konstan masing-masing 20 m/s dan 30 m/s. Hitung kapan dan di mana mobil A berpapasan!
Asah Kemampuan 10.4
AB
011 bab 10.indd 208
7/18/2008 7:30:40 PM
209
Bab 10 Gerak
209
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Coba kamu perhatikan apabila sebuah sepeda motor bergerak
menuruni sebuah bukit, bagaimanakah kecepatannya? Tentu saja
kecepatannya semakin bertambah besar. Gerak lurus berubah
beraturan (GLBB) adalah gerak benda pada lintasan lurus dengan
kecepatannya berubah secara teratur tiap detik. Kamu tentunya masih
ingat bahwa perubahan kecepatan tiap detik adalah percepatan.
Dengan demikian, pada GLBB benda mengalami percepatan secara
teratur atau tetap.
Hubungan antara besar kecepatan (
v
) dengan waktu (
t
) pada
gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ditunjukkan pada gra
fi
k di
bawah ini.
Jika
v
o
menyatakan kelajuan benda mula-mula (t = 0) dan
v
o
menyatakan kelajuan benda pada waktu
t
, maka kelajuan rata-rata
benda
v
()
dapat dituliskan berikut ini.
0
2
t
vv
v
dan jaraknya
s
=
v
.
t
, maka
0
2
t
vv
st
Percepatan
0
t
vv
a
t
maka
0
t
vv
t
a
atau
0
t
v
v
at
Dari persamaan di atas diperoleh
22
00
0
22
tt
t
vvvv v v
s
aa
atau
22
0
2
t
v
v
as
, maka
22
2
to
v
v
as
00
2
v at v
st
atau
2
0
2
2
v t at
s
v
t
v
o
t
0
t
(s)
v
(m/s)
Gambar 10.13 Grafik Hubungan antara
V – t
pada GLBB
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
011 bab 10.indd 209
7/18/2008 7:30:40 PM
210
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
210
Jadi,
2
1
2
0
s
v t
at
s
menyatakan jarak yang ditempuh benda yang bergerak dengan
percepatan tetap
a
selama waktu
t
dari kedudukannya mula-mula.
Gambar 10.15 Grafik Hubungan Antara; (a) s – t, (b) v – t, (c) a – t pada Gerak
Lurus Berubah Beraturan
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
(a)
(b)
(c)
S
t
v
t
a
t
Contoh Soal 10.7
C
C
C
C
C
C
C
C
Soal
Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam dalam waktu 2 menit mengalami percepatan
5 m/s
2
. Tentukan jarak yang ditempuh dan kelajuan akhirnya!
Pembahasan
Diketahui :
v
0
= 72 km/jam = 20 m/s
t
= 2 menit = 120 sekon
a
= 5 m/s
2
Ditanya :
s
v
t
Jawab :
s
=
v
0
t
+ ½
a t
2
=
20
120 + ½ 5 (120)
2
s
= 36240 m
v
t
=
v
0
+ a t
=
20 + (5.120)
v
t
=
620 m/s
Jadi, jarak yang ditempuh sebesar 36240 m dan kelajuan akhirnya sebesar 620 m/s.
1. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 72 km/jam direm sehingga kecepatannya
berkurang secara teratur menjadi 18 km/jam dalam waktu 5 detik. Berapa jarak yang
ditempuh selama detik ke-5?
2.
Sebuah benda yang mula-mula diam diberi gaya F sehingga kecepatannya menjadi 10 m/s
dan jarak yang ditempuh 15 meter. Hitung lama waktu benda tersebut diberi gaya F!
Asah kemampuan 10.5
011 bab 10.indd 210
7/18/2008 7:30:41 PM
211
Bab 10 Gerak
211
F. Penerapan GLB dan GLBB dalam Kehidupan
Sehari-hari
Gerak suatu benda dapat diselidiki menggunakan pewaktu ketik
(
ticker timer
). Alat ini dilengkapi dengan pemukul getar dengan
frekuensi listrik PLN 50 Hz atau sebanyak 50 kali ketikan dalam satu
detik. Hal ini berarti satu ketikan memerlukan waktu 0,02 detik. Alat
ini juga dilengkapi dengan troli (kereta dinamik), papan luncur, dan
pita rekaman.
Jenis gerakan benda dapat dilihat dari pita rekaman. Benda
bergerak lurus beraturan (GLB) akan menghasilkan tanda ketikan
yang jaraknya selalu sama dalam selang waktu tertentu.
Benda yang dipercepat akan menghasilkan tanda ketikan
yang jaraknya semakin besar dan perubahannya secara teratur,
sebaliknya apabila dihasilkan tanda ketikan semakin kecil berarti
benda melakukan gerak diperlambat.
Gambar 10.15
Ticker Timer
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
arah gerak
Gambar 10.16 Hasil Ketikan Ticker Timer untuk GLB
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
arah gerak
arah gerak
Gambar 10.17 Hasil Ketikan Ticker Timer pada GLBB Dipercepat
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
Gambar 10.18 Hasil Ketikan Ticker Timer pada GLBB Diperlambat
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
011 bab 10.indd 211
7/18/2008 7:30:42 PM
212
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
212
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Tujuan
Menentukan percepatan benda
Alat dan Bahan
1.
Ticker timer
5. Pita ketik
2.
Power supply
6. Kertas karbon
3.
Trolly
/kereta dinamika
7. Gunting
4.
Bidang luncur
8. Kertas gra
fi
k
Petunjuk Kerja
1.
Siapkan alat dan bahan yang diperlukan
2.
Rangkailah alat sepeti pada gambar berikut
3.
Masukkan ujung pita ke
ticker timer.
4.
Tempelkan ujung yang lain pita tersebut pada
trolly.
5. Hubungkan
ticker timer
pada
power supply.
6. Lepaskan
trolly
sehingga meluncur ke bawah
7.
Ambil pita dan potong setiap 10 titik hasil ketikan.
8.
Tempelkan hasil potongan pita pada kertas gra
fi
k, seperti gambar berikut.
Kegiatan Ilmiah 10.1
power supply
Ticker Timer
Trolly
Bidang luncur
Gambar 10.20 Contoh Grafik Hasil Percobaan GLBB
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
Gambar 10.19 Rangkaian Alat Percobaan GLBB
Sumber Gambar: Dokumentasi Penerbit
v
(m/s)
v
0
&
t
&
v
t
(m/s)
011 bab 10.indd 212
7/18/2008 7:30:43 PM
213
Bab 10 Gerak
213
9.
Hubungkan titik titik teratas dari tiap-tiap potongan pita.
10. Ukur perubahan kecepatan (
∆
v
). Hitung percepatan (
a
) dengan membagi perubahan
kecepatan (
∆
v
) dengan selang waktu (
∆
t
).
11. Ulangi percobaan tersebut sebanyak 5 kali.
12. Buatlah kesimpulan percobaan, kemudian susunlah laporan hasil kegiatan.
Diskusikan 10.3
Kereta api mula-mula bergerak dengan kecepatan konstan di sepanjang perjalanannya, kemudian
masinis mulai mengerem ketika kereta hendak memasuki stasiun berikutnya. Sebutkan jenis-
jenis gerak yang terjadi dalam peristiwa tersebut! Berilah penjelasannya.
Benda-benda di alam semesta banyak melakukan gerak
lurus beraturan, seperti gerak planet-planet mengelilingi matahari.
Penerapan GLBB di antaranya adalah sebagai berikut.
1. Benda jatuh bebas.
2. Gerak seorang penerjun payung.
3. Gerak mobil dalam balapan mobil.
4. Gerak sebutir peluru yang ditembakkan oleh pemburu.
Tokoh IPA
Gambar 10.21 Galileo
Galilei
Sumber Gambar:
http://
id.wikipedia.org
(2008)
Galileo Galilei
Galileo Galilei dilahirkan di Pisa, Tuscany pada tanggal 15 Februari 1564 sebagai
anak pertama dari Vincenzo Galilei, seorang matematikawan dan musisi asal
Florence, dan Giulia Ammannati. Ia sudah dididik sejak masa kecil.
Galileo adalah seorang astronom,
fi
lsuf, dan
fi
sikawan Italia yang memiliki
peran besar dalam revolusi ilmiah. Ia diajukan ke pengadilan gereja Italia
pada 22 Juni 1633. Pemikirannya tentang matahari sebagai pusat tata surya
bertentangan dengan keyakinan gereja bahwa bumi adalah pusat alam
semesta. Ia divonis dengan hukuman mati.
Karya-karyanya antara lain adalah penyempurnaan teleskop, berbagai
observasi astronomi, dan hukum gerak pertama dan kedua. Selain itu, Galileo
juga dikenal sebagai seorang pendukung Copernicus.
Menurut Stephen Hawking, Galileo kemungkinan besar adalah penyumbang
terbesar bagi dunia sains modern. Ia juga sering disebut-sebut sebagai ”bapak
astronomi modern”, ”bapak
fi
sika modern”, dan ”bapak sains”. Hasil usahanya bisa dikatakan sebagai
terobosan besar dari Aristoteles. Kon
fl
iknya dengan Gereja Katolik Roma adalah sebuah contoh awal kon
fl
ik
antara otoritas agama dengan kebebasan berpikir (terutama dalam sains) pada masyarakat Barat.
011 bab 10.indd 213
7/18/2008 7:30:43 PM
214
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
214
Rangkuman
Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu mengalami perubahan kedudukan
terhadap titik tertentu sebagai acuan. Jarak yang ditempuh benda merupakan panjang seluruh
lintasan yang dilewati. Perpindahan adalah selisih kedudukan akhir dan kedudukan awal. Jarak
merupakan besaran skalar dan perpindahan termasuk besaran vektor.
Kecepatan benda bergerak dide
fi
nisikan sebagai perpindahan yang ditempuh terhadap
waktu. Kelajuan benda merupakan besarnya kecepatan dan termasuk dalam besaran
skalar.
Suatu benda akan mengalami percepatan apabila benda tersebut bergerak dengan
kecepatan yang tidak konstan dalam selang waktu tertentu. Percepatan adalah perubahan
kecepatan tiap satuan waktu.
Gerak benda yang bergerak lurus dikelompokkan dalam Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) . Benda dengan kecepatan tetap dan lintasannya lurus
dikatakan melakukan gerak lurus beraturan. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah
gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatannya berubah secara teratur tiap detik.
Benda-benda di alam semesta banyak melakukan gerak lurus beraturan, seperti gerak
planet-planet mengelilingi matahari. Penerapan GLBB di antaranya adalah gerak benda jatuh
bebas, gerak benda yang dilempar vertikal ke atas dan ke bawah.
Uji Kompetensi 10
I.
Pilihlah salah satu jawaban yang tepat!
1.
Jika suatu benda bergerak maka ....
a. kedudukan benda dan titik acuan tidak berubah
b. kedudukan benda dan titik acuan tetap
c. kedudukan benda tetap terhadap titik acuan
d. kedudukan benda berubah terhadap titik acuan
2.
Ketika kita naik kereta api yang sedang berjalan maka pohon-pohon seolah–olah
bergerak. Gerakan pohon tersebut disebut ....
a. gerak relatif
c. gerak lurus
b. gerak semu
d. gerak ganda
3.
Benda bergerak dengan lintasan lurus dan kecepatannya tetap disebut ....
a. gerak lurus beraturan
c. gerak lurus tidak beraturan
b. gerak dipercepat beraturan
d. gerak diperlambat beraturan
4.
Resti berjalan 6 meter ke barat, kemudian 8 meter ke selatan. Besarnya perpindahan
Resti adalah ....
a. 2 m
c. 10 m
b.
14 m
d. 14 m
5.
Besaran yang menyatakan besarnya jarak perpindahan tiap satuan waktu adalah ....
a. kecepatan
c. jarak
b. percepatan
d. gerak
011 bab 10.indd 214
7/18/2008 7:30:44 PM
215
Bab 10 Gerak
215
6.
Satuan kecepatan dalam SI adalah ....
a. ms
c. km/jam
b. detik
d. m/s
7.
Benda yang bergerak lurus beraturan mempunyai ....
a. percepatan
c. kecepatan tetap
b. kecepatan berbeda
d. waktu tetap
8.
Alat yang digunakan untuk mengukur kelajuan suatu benda adalah ....
a.
voltmeter
c.
speedoracer
b.
hydrometer
d.
speedometer
9.
Eko mengendarai sepeda motor menempuh jarak 108 km dalam waktu 2 jam, maka
kecepatannya adalah ... m/s.
a. 110
c. 54
b. 60
d. 15
10. Budi pergi ke sekolah naik sepeda. Jarak dari rumah ke sekolah 1,8 km dan kecepatan
sepedanya konstan sebesar 3 m/s. Jika masuk sekolah jam 07.00, paling lambat Budi
harus berangkat ke sekolah pukul ....
a. 06.54
c. 06.30
b. 06.45
d. 06.50
11. Gra
fi
k hubungan antara jarak terhadap waktu pada gerak lurus beraturan adalah ....
a.
b.
c.
d.
12. Berikut ini termasuk gerak dipercepat
, kecuali
....
a. sebuah mangga jatuh
c. sebuah batu dilempar ke atas
b. meluncur di bidang miring
d. benda jatuh bebas
13. Sebuah benda mula-mula diam kemudian dipercepat 3 m/s
2
. Setelah 5 detik kecepatan-
nya menjadi ... m/s.
a. 0,6
c. 2
b. 1,67
d. 15
14. Benda mula-mula diam, kemudian dipercepat 0,4 m/s
2
. Jarak yang ditempuh
benda ... m.
a. 1
c. 5
b. 2
d. 10
15. Sebuah kelereng bergerak dari keadaan diam. Setelah 8 sekon kecepatannya menjadi
9,6 m/s. Percepatan kelereng sebesar ... m/s
2
.
a. 76
c 12
b. 7,7
d. 1,2
16. Sebuah mobil berjalan 20 m/s direm hingga berhenti dalam waktu 4 detik. Jarak yang
ditempuh selama pengereman adalah ... meter.
a. 5
c. 40
b. 20
d. 80
S
S
t
t
S
t
S
t
011 bab 10.indd 215
7/18/2008 7:30:44 PM
216
IPA Terpadu SMP/MTs Kelas VII
216
17. G r a
fi
k hubungan antara kecepatan
v
dan waktu
t
pada gerak lurus diperlambat beraturan
adalah ....
a.
b.
c.
d.
18. Hubungan jarak dan waktu dari suatu benda bergerak lurus adalah sebagai berikut
Kecepatan rata-rata gerak benda tersebut adalah ....
a. 4 m/s c. 7 m/s
b. 5 m/s d. 7,5 m
II.
Jawablah dengan singkat dan jelas!
1.
Apa yang dimaksud dengan:
a.
gerak
d. kecepatan
g. perlajuan
b.
gerak relatif
e. kelajuan
h. Gerak Lurus Beraturan
c.
gerak semu
f. percepatan
i. Gerak Lurus Berubah Beraturan
2.
Berikut ini rekaman pita ketukan dari GLB.
Jika jarak 5 ketukan adalah 2 cm, hitung kecepatan benda, nyatakan dalam satuan SI!
3.
Dua buah mobil A dan B mula-mula terpisah sejauh 100 m, bergerak dengan kecepatan
konstan masing-masing 4 m/s dan 6 m/s. Hitung kapan dan di mana mobil A berpapasan
dengan mobil B, jika:
a.
mobil A dan B bergerak searah
b.
mobil A dan B bergerak dengan arah berlawanan
c.
mobil A dan B bergerak dengan arah berlawanan akan tetapi mobil A berangkat 4
sekon lebih dahulu
4.
Sebuah bus menambah kecepatan dari 20 m/s menjadi 40 m/s dalam waktu 4 sekon.
Berapa percepatan yang dialami bus selama selang waktu itu?
v
t
v
t
v
t
v
t
0 4 10
40
30
s
(m)
t
(s)
arah gerak
Refleksi Diri
Setelah kamu mempelajari materi ini,
1.
manfaat apa yang kamu peroleh?
2.
kesulitan apa yang kamu temui saat mempelajarinya?
3.
persoalan baru apa yang muncul di benakmu setelah mempelajari materi ini?
Konsultasikan kesulitan dan permasalahan yang kamu temui dengan gurumu!
011 bab 10.indd 216
7/18/2008 7:30:44 PM