Halaman
Bab 10 - Gerak Lurus
119
Bab
Gerak Lurus
10
Standar Kompetensi:
Memahami gejala-gejala alam melalui pengamatan.
Kompetensi Dasar:
Menganalisis data percobanaan gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan serta penerapannya dalam ke-
h
idupan sehari-hari.
Gerak Lurus
Pengertian gerak
Kecepatan
Gerak lurus
Ć
Kecepatan tetap
Ć
Kecepatan rata-rata
Ć
Gerak Lurus Beraturan
(GLB)
Ć
Gerak
Lurus Berubah
Beraturan (GLBB)
Peta Konsep
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
120
Gambar 10.2 Posisi benda yang bergerak
Sumber: Encarta 2005
Gambar 10.1 Memahami pengertian gerak
Gerak adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda. Ketika
terjadi perubahan posisi, berarti terdapat suatu posisi awal dan posisi
akhir. Posisi awal dalam gerak diistilahkan sebagai titik acuan.
Contoh lain, yaitu pada saat kita mengedipkan mata, berarti kita telah
menggerakkan kelopak mata dengan titik acuan kelopak terbuka.
Telah dijelaskan bahwa ketika sesuatu bergerak maka terjadi
perubahan posisi dari titik acuan. Sekarang, coba kamu cermati
kedudukan seorang anak yang duduk dan tertidur dalam kereta yang
mulai melaju dari terminal. Anak tersebut dikatakan bergerak bersamaan
dengan gerak kereta jika titik acuannya adalah terminal atau sepanjang
jalan yang dilaluinya. Namun, anak tersebut hanya diam jika titik
acuannya adalah kereta yang ia tumpangi.
Dari kejadian tersebut dapat kita nyatakan bahwa anak itu bergerak
atau anak itu diam. Kasus demikian merupakan contoh bahwa gerak
bersifat relatif, bergantung pada sudut pandang orang yang melihat
gerak tersebut terhadap titik acuan yang digunakan.
A. Pengertian Gerak
Perhatikanlah seseorang yang sedang menaikki sebuah sepeda!
Mula-mula sepeda tersebut diam pada tempat tertentu karena
pengendara sepeda tersebut tidak mengayuh. Jika sepeda tersebut
dikayuh oleh pengendaranya, apa yang terjadi? Tentunya sepeda akan
bergeser dari tempat semula, bukan? Itulah yang dinamakan dengan
gerak.
Sumber: image.google.co.id
Bab 10 - Gerak Lurus
121
Pikirkanlah
Gerak semu dapat kita
lihat pada peristiwa
terbitnya matahari. Kita
sering mengatakan bahwa
matahari terbit di timur
dan terbenam di barat.
Menurutmu manakah
yang bergerak, bumi atau
matahari? Kemukakan
pendapatmu!
!
1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan gerak semu dan gerak
relatif!
2. Apakah matahari bergerak mengelilingi bumi? Jelaskan mengapa
pada pagi hari kita dapat melihat matahari terbit di timur dan
sore harinya matahari tenggelam di barat!
M
enguji Diri
B. Kecepatan
Gerak suatu benda untuk mengubah posisi (
Δ
s) dari titik acuan ke
titik akhir tentunya terjadi dalam selang waktu (
Δ
t) tertentu. Perubahan
posisi benda dalam satu satuan waktu disebut dengan kecepatan (v).
1. Kecepatan Tetap
Sebuah benda dikatakan bergerak dengan kecepatan tetap
untuk melakuka
n perubahan kedudukan yang sama, waktu yang
diperlukannya juga sama. Misalkan, sebuah kendaraan kedudukannya
berubah sejauh 15 km dalam waktu 30 menit. Kendaraan itu dikatakan
berkecepatan tetap jika untuk 15 km selanjutnya waktu yang dilalui
tetap, yaitu selama 30 menit.
Berdasarkan pengertian di atas, secara matematis kecepatan tetap
dapat ditulis sebagai:
Ketika kita berada di dalam suatu benda yang bergerak, saat
melihat keluar, kita akan merasakan semua benda di luar seakan-akan
bergerak berlawanan arah dengan kita. Padahal, yang yang bergerak itu
adalah benda yang kita tumpangi. Gerak pada kasus ini disebut gerak
semu, yaitu gerak benda yang dilihat dan dirasakan seseorang karena
orang tersebut berada pada tempat yang bergerak dengan kecepatan
tinggi.
I
nfo
Ć
Kecepatan adalah
perubahan posisi benda
dalam suatu satuan
waktu
Ć
Laju adalah besarnya
jarak yang ditempuh
dibagi dengan waktu
yang diperlukan untuk
menempuh jarak tersebut
Kecepatan ( v) merupakan besaran vektor yang nilai dan arahnya
tergantung pada arah perubahan posisi. Untuk mengukur kecepatan
dapat digunakan alat yang disebut speedometer.
Δ
s
Δ
t
v = ···
s e h i
ngga,
Δ
s = v
×
Δ
t dan
Δ
t = ···
Δ
s
v
dengan :
Δ
s = perubahan kedudukan (meter = m)
Δ
t = selang waktu (sekon = s)
v = kecepatan (meter/sekon = m/s)
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
122
Δ
s
tot
Δ
t
tot
v = ····· = ··················
Δ
s
1
+
Δ
s
2
+ ... +
Δ
s
n
Δ
t
1
+
Δ
t
2
+ ... +
Δ
t
n
dengan :
Δ
s
tot
= total perpindahan benda (m)
Δ
t
tot
= total selang waktu (s)
v
= kecepatan rata-rata (m/s)
Pikirkanlah
Bagaimanakah besarnya
kecepatan rata-rata orang
yang berjalan dengan
kecepatan konstan?
Apakah sama dengan
kecepatan tetapnya?
Jelaskan!
!
5
18
18
5
Apabila kita menghitung jarak (panjang perubahan posisi yang
terjadi), dinotasikan x, dibagi selang waktu yang diperlukan untuk
menempuh jarak itu, maka hasil yang diperoleh bukan suatu nilai
kecepatan, melainkan laju. Laju merupakan besaran skalar yang tidak
memiliki arah. Notasi laju sama dengan notasi kecepatan, yaitu v,
persamaannya adalah:
Walaupun dalam Sistem Internasional (SI) satuan kecepatan
dan laju adalah m/s, sering kita menjumpai satuan kecepatan dan
laju dalam km/jam. Salah satunya adalah speedometer kendaraan
bermotor. Bagaimana cara mengubah satuan km/jam menjadi satuan
SI? Perhatikan uraian berikut!
Ingatlah bahwa 1 km = 1.000 m dan 1 jam = 3.600 sekon.
Sehingga,
1
km/jam = ···· = ······· = ·· m / s
Dari uraian di atas diperoleh perbandingan yang dapat digunakan,
yaitu:
1
km/jam = ·· m/s atau 1 m/s = ·· km/jam
2. Kecepatan Rata-Rata
Saat kita berjalan, kita tidak dapat mengukur kecepatan perjalanan
kaki kita secara kua
ntitatif. Namun, rasakanlah langkah-langkah itu!
Saat kita terburu-buru, tentunya langkah kita akan cepat. Sesaat
kemudian, kita terhambat oleh kerumunan anak-anak. Perlahan tapi
pasti kita memperlambat jalan kita. Setelah melaluinya, langkah kita
pun kembali tergesa-gesa.
Pada gerak dengan kecepatan berubah-ubah seperti itu, kita
dapat menentukan kecepatan rata-rata dari gerak yang telah dilakukan.
Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi perpindahan total yang ditempuh
benda oleh selang waktu total yang diperlukan untuk menempuh
perpindahan total tersebut. Persamaannya adalah:
1 km
1 jam
1.000 m
3.600 s
5
18
denga
n : x = jarak/panjang perubahan posisi (meter = m)
Δ
t =
selang waktu (sekon = s)
v = kecepatan (meter/sekon = m/s)
x
Δ
t
v = ···
Bab 10 - Gerak Lurus
123
Contoh:
Adi melakukan perjalanan menempuh jarak 50 km menggunakan
sepeda motor. 45 menit pertama, ia melaju dengan kecepatan
tetap dan jarak yang ia tempuh hanya 30 km. Kemudian, ia terus
mempercepat laju sepeda motornya sehingga dalam 10 menit ia dapat
menempuh sisa jarak yang harus ia lalui. Tentukanlah (dalam m/s):
a. k
ecepatan tetap dari perjalanan Adi selama 45 menit pertama
b. kecepatan rata-rata dari perjalanan Adi
Penyelesaian:
Diketahui
: jarak total yang ditempuh Adi adalah s = 50 km
45 menit pertama (t
1
) menempuh jarak (s
1
) 30 km
dengan kecepatan tetap dan sisa jaraknya ditempuh
dalam waktu (t
2
) 10 menit dengan kecepatan yang
berubah-ubah.
Ditanya : a. kecepatan tetap
b. kecepatan rata-rata
Jawab:
a. K
ecepatan tetap terjadi pada 45 menit pertama yang menempuh
jarak 30 km, yaitu:
v = ·· = ·
······
= ········ = ····· = 11,11 m/s
Jadi, kecepatan tetap pada 45 menit pertama adalah 11,11 m/s.
b. K
ecepatan rata-rata yang terjadi adalah:
v = ·· = ···· = ········· = ······· = 15,15 m/s
Jadi, kecepatan rata-rata perjalanan Adi adalah 15,15 m/s.
Δ
s
1
Δ
t
1
30 km
45 menit
30.000 m
2700 s
100 m
9 s
Σ
s
Σ
t
s
1
+ s
2
t
1
+ t
2
50 km
(45 +10) menit
50.000 m
3.300 s
1. Jelaskan pengertian dari kecepatan tetap dan kecepatan rata-
rata!
2. Jika suatu sepeda berjalan dengan kecepatan rata-rata 25 m/s
selama 150 menit, berapa meterkah perjalanan yang ditempuh
sepeda itu?
M
enguji Diri
S
ahabatku,
Ilmuwan
Heisenberg, Werner
(1901-1976) adalah
pemenang hadiah nobel
dan ahli ilmu fisika yang
berasal dari Jerman. Ia
memberikan sumbangan
yang cukup besar dalam
pengembangan mekanika
kuantum. Salah satu dari
kontribusi terbaiknya
yang dikenal dalam teori
kuantum adalah asas
ketakpastian, pernyataan
bahwa perubahan
posisi dan kecepatan
suatu partikel tidak
bisa diketahui secara
bersamaan.
Heisenberg telah dilahirkan
Würzburg, Jerman.
Keluarganya berpindah ke
Munich pada 1910, dan di
sana Heisenberg menerima
pendidikan awalnya. Pada
musim panas 1920, ia lulus
dari Munich Gymnasium
(setara dengan sekolah
menengah), kemudian
melanjutkan ke Universitas
Munich. Selama dua tahun
awal studi, ia mampu
menerbitkan empat jurnal
tentang riset ilmu fisika.
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
124
Gambar 10.4 Contoh penerapan gerak lurus
Sumber: Image bank
C. Gerak Lurus
Ketika menonton balap mobil atau motor di televisi, tentunya
kamu mendengar kata „lintasan‰. Lintasan adalah titik-titik (jalan)
yang dilalui suatu benda ketika bergerak atau arah perpindahan yang
menghubungkan dua titik. Lintasan merupakan besaran vektor karena
memiliki nilai dan arah.
Gerak lurus adalah gerak suatu benda melalui lintasan yang berupa
garis lurus. Contohnya:
(1) S
ebuah pensil jatuh dari meja hingga menyentuh tanah.
Lintasannya berupa garis lurus vertikal.
(2) Kereta api yang melintasi rel lurus. Lintasan gerak ini berupa garis
lurus horisontal.
Gambar 10.3
Lintasan balap motor
memiliki tikungan yang
sangat tajam
Sumber: image.google.co.id
Berdasarkan kecepatannya, gerak lurus dibagi menjadi gerak lurus
beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).
1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang
k
ecepatannya tetap. Artinya, dalam beberapa selang waktu yang sama,
perpindahan benda juga sama. Gerak ini biasanya terjadi pada benda
yang melalui lintasan lurus yang datar (horisontal). Pada gerak lurus
beraturan berlaku persamaan kecepatan tetap.
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu
benda ya
ng mempunyai kecepatan awal dan perubahan kecepatan
(percepatan) yang tetap. Artinya, meskipun benda bergerak dengan
kecepatan yang berubah-ubah, tetapi besar perubahan kecepatannya itu
sama untuk perubahan posisi yang jauhnya sama pula. Misalkan, 2 km
pertama kecepatan benda adalah 20 m/s, 2 km berikutnya adalah 30
m/s, 2 km ketiga kecepatannya menjadi 40 m/s, begitu seterusnya.
I
nfo
Gerak lurus berubah
beraturan (GLBB)
adalah gerak lurus suatu
benda yang mempunyai
kecepatan awal dan
perubahan kecepatan
(percepatan) yang tetap.
I
nfo
Lintasan adalah titik-titik
(jalan) yang dilalui suatu
benda ketika bergerak atau
arah perpindahan yang
menghubungkan dua titik.
Bab 10 - Gerak Lurus
125
Coba ingat-ingat gerak kita ketika sedang menaiki atau menuruni
tangga atau jalan yang miring. Saat kita menaiki tangga atau bergerak
menanjaki lintasan miring, kita akan merasakan langkah kita makin
berat. Sebaliknya, saat kita menuruni tangga atau suatu lintasan miring,
langkah kita makin mudah dan cepat. Saat kita menaiki tangga kita
telah melakukan gerakkan yang diperlambat, gerakan seperti ini disebut
gerak berubah beraturan diperlambat. Dan saat turun, gerakkan kita
dipercepat. Gerak ini merupakan contoh gerak berubah beraturan
dipercepat.
Jadi, gerak pada suatu benda dengan kecepatan yang bertambah
tinggi dinamakan GLBB dipercepat. Sebaliknya, gerak pada benda
dengan kecepatan yang semakin kecil dinamakan GLBB diperlambat.
Contoh lain dari gerak GLBB adalah sebagai berikut:
(1) GLBB
dipercepat: gerak mobil yang melalui lintasan menurun
dan gerak jatuhnya buah kelapa dari pohon ke tanah.
(2) GLBB diperlambat: gerak mobil melalui lintasan menanjak dan
benda yang dilemparkan ke atas.
Untuk lebih memahami kedua jenis gerak ini, coba ikuti kegiatan
berikut!
Alat dan bahan
: mobil-mobilan elektronik, la
ndasan rata (tidak bergelombang), pewaktu
ketik, pita atau gulungan kertas.
a. Tujuan: mengamati GLB dengan pewaktu ketik.
Langkah kerja:
1. Buatlah
landasan datar dan lurus agar mobil-mobilan elektrik
yang diletakkan di atasnya dapat bergerak lurus. Kemudian,
letakkan pewaktu ketik di ujung landasan, lalu hubungkan
dengan mobil menggunakan pita atau gulungan kertas.
2. Jalankan mobil selama beberapa menit, setelah dianggap cukup,
hentikan mobil.
3. Ambil pita (gulungan kertas), lalu amati dua titik yang berdekatan.
Bagaimana jaraknya?
4. Hitung panjang pita/kertas yang terdapat tanda titik hitamnya.
Beri tanda setiap jarak lima titik.
5. Guntinglah pita kertas pada tempat yang telah kita tandai.
Kemudian, tempelkan guntingan itu pada kertas polos. Apakah
panjang guntingan pita yang satu dengan pita yang lain
sama?
Aktivitas Siswa
b. Tujuan: mengamati GLBB dipercepat dengan pewaktu ketik.
La
ngkah kerja:
Buatlah landasan miring dan lurus agar mobil-mobilan elektrik yang diletakkan di atasnya dapat
bergerak lurus. Kemudian, letakkan pewaktu ketik di ujung landasan yang tinggi, lalu hubungkan
Gambar 10.5
Ticker timer
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
126
1. Jelaskan yang dimaksud dengan GLB dan GLBB!
2. Berikan masing-masing dua contoh GLBB dipercepat dan GLBB
diperlambat!
3. Seorang pelari menempuh jarak 24 km setelah berlari dengan
percepatan 5 m/s. Kecepatan awal sang pelari adalah 2 m/s.
Tentukanlah waktu yang diperlukan pelari untuk menempuh jarak
18 km dan tentukan pula kecepatan sang pelari pada kilometer
ke-18 tersebut!
M
enguji Diri
K
ilasan Materi
Ć
Gerak adalah perubahan kedudukan atau posisi suatu benda.
Ć
Gerak semu adalah gerak benda yang dilihat dan dirasakan seseorang karena orang
tersebut berada pada tempat yang bergerak dengan kecepatan tinggi.
Ć
K
ecepatan (v) adalah perubahan posisi benda (
Δ
s) dalam satu satuan waktu (t). Kecepatan
dapat
dirumuskan dalam: v = ·
ă
.
Ć
Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi perpindahan total yang ditempuh benda oleh selang
waktu total yang diperlukan untuk menempuh perpindahan total tersebut.
Ć
Gerak
lurus adalah gerak suatu benda pada melalui lintasan yang berupa garis lurus.
Ć
Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang kecepatannya tetap.
Ć
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu benda yang mempunyai
kecepatan awal dan perubahan kecepatan (percepatan) yang tetap.
Δ
s
Δ
t
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukan gerak lurus secara disadari maupun
tidak disadari. Konsep tentang gerak lurus tersebut telah kamu pelajari bersama temanmu.
Apakah kamu sudah memahaminya? Ide baru apakah yang muncul dalam pemikiranmu yang
berhubungan dengan konsep gerak lurus?
c. Tujuan: mengamati gerak GLBB diperlambat.
Langkah kerja:
Buatlah landasan miring dan lurus agar mobil-mobilan elektrik yang diletakkan di atasnya dapat
bergerak lurus. Kemudian, letakkan pewaktu ketik di ujung landasan yang rendah, lalu hubungkan
dengan mobil menggunakan pita atau gulungan kertas. Ulangi langkah 2 s.d. 5 pada kegiatan (a).
Bab 10 - Gerak Lurus
127
1. Andi berangkat ke sekolah menggunakan
sebuah sepeda. Gerak Andi terhadap
rumahnya disebut ....
a. gerak semu
b. gerak relatif
c. gerak nyata
d. gerak lurus
2. Ketika kita berada di dalam mobil yang
sedang melaju, rumah-rumah di pinggir
jalan seolah-olah bergerak berlawanan
arah dengan laju mobil. Gerak semacam ini
disebut ....
a. gerak semu
b. gerak relatif
c. gerak nyata
d. gerak lurus
3. Adi mengendarai sepeda motor dengan
kecepatan 45 km/jam. Jarak yang ditempuh
Adi selama 1 menit adalah ....
a. 250 m
b. 500 m
c. 750 m
d. 1250 m
4. Rudi berlari selama 10 menit dan menempuh
jarak 1,2 km. Kecepatan Rudi berlari adalah
....
a. 20 m/s
c. 12 m/s
b. 2 m/s
d. 1,2 m/s
5. Barkah berangkat ke sekolah mengguna-kan
sepeda motor dengan kecepatan 4 m/s.
Jika
ia sampai ke sekolah pada pukul 07.05 dan
jarak dari rumah Barkah ke sekolah 6 km,
maka Barkah berangkat dari rumah pada
pukul ....
a. 06.30
c. 06.45
b. 06.40
d. 06.50
6. Di bawah ini termasuk gerak dipercepat,
kecuali ....
a. k
ecepatan sepeda motor mula-mula 2
m/s kemudian 3 m/s
b.
kecepatan sepeda motor mula-mula 10
km/jam kemudian 2 m/s
c. benda diam kemudian bergerak
d. benda bergerak dengan kecepatan 10
km/jam kemudian 3 m/s
7. Sebuah benda dikatakan melakukan gerak
lurus berubah beraturan jika ....
a. k
ecepatannya tetap
b. kecepatannya bertambah
c. kecepatannya berkurang
d. kecepatannya berubah secara teratur
8. Sebuah mobil yang sedang melaju menempuh
jarak 10 km pada 5 menit pertama, 10 menit
berikutnya menempuh jarak 45 km dan 15
menit selanjutnya mobil itu menempuh jarak
15 km. Kecepatan rata-rata dari mobil itu
adalah ....
a. 70 km/jam
c. 35 km/jam
b. 140 km/jam
d. 23 km/jam
9. Sebuah mobil yang sedang bergerak tiba-tiba
berhenti, maka mobil tersebut melakukan
....
a. gerak
b. gerak lurus
c. gerak lurus beraturan
d. gerak lurus berubah beraturan
10. Sep
eda motor bergerak dengan kecepatan 28
km/jam. Dalam waktu 6 sekon kecepatannya
menjadi 16 km/jam. Percepatan rata-rata
yang dialami sepeda motor adalah ....
a. 0,5 m/s
c. 0,7 m/s
b. 0,6 m/s
d. 1 m/s
A. Pilihlah jawaban yang paling tepat!
Uji Kemampuan
Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VII
128
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini!
1. Apa yang dimaksud dengan gerak sebenarnya dan gerak semu? Berikan contohnya!
2.
Sebutkan perbedaan dari kecepatan dan kelajuan!
3. Apa perbedaan gerak lurus beraturan (GLB) dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB)?
Berikan masing-masing dua contoh!
4.
Grafik
di atas merupakan grafik sebuah sepeda motor yang melakukan perjalanan. Dari grafik
tersebut, tentukanlah:
a. percepatan sepeda motor pada 8 jam pertama
b. percepaan sepeda motor pada selang waktu ketiga
c. percepatan rata-rata sepeda motor
5. Sebuah mobil dalam keadaan diam, kemudian bergerak dengan percepatan 2 m/s. Berapa
jarak yang ditempuh benda tersebut dalam waktu 120 menit?
v = km/jam
45
20
8
20
42
t (jam)
1. Gerak bersifat relatif, bergantung pada sudut pandang orang yang melihat gerak tersebut
terhadap titik acuan yang digunakan. Coba kamu jelaskan maksud pernyataan tersebut!
Berikan pula contohnya!
2. Dalam kehidupan sehari-hari banyak terdapat contoh gerak. Carilah contoh gerak lurus
beraturan dan contoh gerak lurus berubah beraturan!
3. S
eorang pelari sedang berlatih di sebuah stadion. Ia berlari mengelilingi lapangan sebanyak
3 putaran. Jika ia mulai berlari dari sudut lapangan dan berhenti lagi di tempat itu, apakah
ia telah melakukan gerak? Jelaskan! Diskusikan dengan teman sebangkumu.