Artikel Dinamika Gerak

Gerak terjadi dalam kehidupan
sehari-hari. Pembahasan gerak selalu terkait dengan gaya dan energi. Bidang ilmu yang membahas
masalah ini disebut mekanika.
Mekanika dibedakan menjadi dua bagian, pertama:
kinematika, yaitu bagian yang
mendeskripsikan gerak benda tanpa melihat penyebabnya; dan kedua: dinamika, bagian
yang membahas gerak benda beserta penyebabnya.
Bahan ajar ini hanya membahas
kinematika, dinamika dibahas dalam bahan ajar yang lain. Pembahasan gerak akan
melibatkan berbagai besaran antara lain jarak, perpindahan, kelajuan,
kecepatan, dan percepatan. Secara garis besar, bahan ajar ini juga
mendiskusikan gerak berdasar lintasannya. Pada topik-topik tertentu yang sering
terjadi misskonsepsi diberikan tambahan kegiatan, informasi, dan diskusi
sebagai upaya remidi.
Kompetensi yang ingin dicapai
Siswa mampu mengaitkan berbagai
besaran fisis yaitu jarak, perpindahan, waktu, kelajuan, kecepatan dan
percepatan untuk mendeskripsikan dan membandingkan karakteristik berbagai jenis
gerak, serta mampu melakukan percobaan, membuat , membaca dan menggunakan
tabel, diagram dan grafik untuk mengungkapkan gerak.

Tujuan
Setelah mempelajari bahan ajar ini diharapkan anda mampu:

• menjelasakan
  pengertian gerak dengan bahasa sendiri
  
• membandingkan
  karakteristik jarak, perpindahan, kelajuan, kecepatan dan percepatan
  
• membedakan
  gerak dengan kelajuan tetap dan percepatan tetap.
  
• Membuat,
  membaca dan menggunakan tabel, diagram dan grafik untuk mengungkapkan
  gerak.
  

Kegiatan penyelidikan
1. Buatlah garis lurus sepanjang 4-6 meter. Buatlah titik
A, B dan C pada garis tersebut seperti gambar di bwah ini. Titik C terletak
tepat di tengah-tengah titik A dan B.
2. Mintalah salah seorang teman, berjalan sepanjang garis
yang telah anda buat dari titik A ke titik B, kemudian balik lagi dan berhenti
di titi C.
3. Catatlah waktu yang dibutuhkan teman anda untuk
berjalan dari titik A ke B dan ke C.
4. Diskusikan dalam kelompok anda, berapakah jarak dan
perpindahan yang ditempuh teman anda? Tentukan kelajuan rata-rata dan kecepatan
ratarata perjalanan anda!
5. Buatlah grafik jarak, perpindahan, kelajuan, dan
kecepatan terhadap waktu yang mengungkapkan gerak teman anda.

A. Penting dalam memahami gerak
Sebelum mendiskusikan tentang
gerak secara mendalam, ada beberapa hal penting akan kita diskusikan lebih
dahulu, yaitu: kerangka acuan, jarak,
perpindahan, kelajuan, kecepatan, dan percepatan.
1. Kerangka acuan, sistem koordinat dan pengertian gerak
Perhatikan kereta api dalam
gambar 1. bayangkan kereta api tersebut sedang melintas di depan anda. Penumpang
yang duduk dalam kereta tersebut, menurut anda bergerak atau diam? Jawabaannya
adalah: bergerak sekaligus diam! Kok aneh, seseorang bisa dalam keadaan diam
dan bergerak secara bersamaan. Dapatkah anda memberikan penjelasan? Apakah yang
dimaksud dengan gerak.
Misalnya kereta api pada gambar 1
melintas dengan kecepatan 50 km/jam. Ketika anda sedang duduk dalam kereta api
tersebut, anda melihat seorang penumpang lain berjalan ke arah gerbong depan
dengan kecepatan 5 km/jam, seperti terlihat pada gambar1. titik acuan gerak orang
tersebut adalah kereta api. Orang lain yang berada di luar kereta api akan
melihat orang tersebut berjalan dengan kecepatan 55 km/jam (mengapa?).
Bagaimana bila orang tersebut bergerak ke arah gerbong belakang.
Setiap gerak didefinisikan
sebagai perubahan posisi relatih terhadap titik acuan tertentu. Namun dalam
kehidupan sehari-hari kita sering menggunakan bumi (tanah) sebagai titik acuan.
Banyak besaran fisis lain yang
pengukuran kuantitasnya juga menggunakan titik acuan, contohnya jarak. Anda menyebut perjalanan menuju Jakarta, menempuh jarak
800 km. Pertanyaan yang muncul, dari mana titik acuannya? Kalau dari Surabaya, mungkin benar, tetapi kalau dari Semarang apakah juga 800
km? Selain jarak, bila kita menyatakan selang
waktu dan arah juga harus
menggunakan titik acuan.

Untuk mempermudah penentuan jarak
dan arah, kita sering menggunakan sumbu-sumbu koordinat seperti ditunjukkan
pada gambar 2, yang lazim disebut sistem koordinat Cartesius dua dimensi (2D). Dengan
sistem koordinat tersebut akan lebih mudah untuk menentukan titik acuan.

Posisi yang terletak di sebelah
kanan titik asal koordinat –titik (0,0)- pada sumbu x diperjanjikan memiliki
nilai x positif; yang berada di sebelah kiri titik asal pada sumbu x memiliki
nilai x negatip. Posisi titik-titik di atas titik asal pada sumbu y memiliki
nilai y positif, sedangkan titik-titik yang berada di bawah titik asal pada
sumbu y diperjanjikan memiliki nilai y negatif. Sembarang titik yang lain dapat
ditentukan posisinya dengan menggunakan sumbu-sumbu x dan y, misalnya posisi
titik A pada gambar 2 adalah (2,3). Artinya, titik tersebut berada 2 satuan di
sebelah kanan titik asal, searah sumbu x dan 3 satuan di atas titik asal,
searah sumbu y. Tentukan posisi titik B, pada gambar 2!

2.Kecepatan dan Kelajuan, jarak dan Perpindahan
Bila kita mendiskusikan gerak,
kita pasti sampai pada istilah kecepatan. Misalnya, mobil bergerak ke arah
timur menempuh jarak 240 km dalam waktu 3 jam, berapakah kecepatan mobil
tersebut?
Dalam percakaan sehari-hari kata
kecepatan (velocity) sering
dirancukan penggunaannya dengan kata kelajuan
(speed). Pada fisika, ada perbedaan yang jelas antara kecepatan dan
kelajuan. Kecepatan memiliki dua hal, yaitu besar dan arah, sedangkan kelajuan
hanya memiliki besar tetapi tidak memiliki arah, seseorang bersepeda 5 km/jam
ke arah utara, informasi yang diungkapkan adalah kecepatan. Jadi, kecepatan
dapat pula dinyatakan sebagai kelajuan yang disertai arah.
Selain kecepatan dan kelajuan,
dalam kehidupan sehari-hari sering juga dianggap sama antara jarak dan
perpindahan. Bila suatu benda bergerak, jarak menyatakan panjang lintasannya
yang ditempuh benda selama geraknya, sedangkan perpindahan menyatakan perbedaan
posisi akhir benda dibandingkan posisi awalnya. Untuk memperjelas perbedaan