MATERI GERAK LURUS X IPA 2,3,1

BAHAN AJAR

Sekolah                                                 : SMA Al Azhar 3 B. Lampung

Mata Pelajaran                    : Fisika

Kelas/Semester                    : X / Ganjil

Materi Pokok                       : Gerak lurus

Alokasi Waktu                     : 4 Minggu x 3 Jam Pelajaran @45 Menit

A.      Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi Dasar	Indikator
3.4     Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan (tetap) dan gerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut penerapannya dalam kehidupan sehari-hari misalnya keselamatan lalu lintas	·       Mengamati dengan seksama demonstrasi gerak untuk membedakan gerak lurus dengan kecepatan tetap dan gerak lurus dengan percepatan tetap ·       Membedakan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan ·       Mendiskusikan perbedaan gerak lurus dengan kecepatan tetap dan gerak lurus dengan percepatan tetap ·       Menjelaskan perbedaan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan ·       Melakukan percobaan gerak lurus dengan kecepatan konstan dengan menggunakan kereta atau mobil mainan. ·       Melakukan percobaan gerak lurus dengan percepatan konstan dengan menggunakan troly. ·       Melakukan percobaan gerak lurus dengan kecepatan dan percepatan tetap menggunakan kereta misalnya mobil mainan, troly ·       Menganalisis besaran-besaran fisika pada gerak dengan kecepatan konstan. ·       Menganalisis besaran-besaran fisika pada gerak dengan percepatan konstan ·       Menganalisis besaran-besaran dalam GLBB dan gerak jatuh bebas dalam diskusi kelas
4.4     Menyajikan data dan grafik hasil percobaan untuk menyelidiki sifat gerak benda yang bergerak lurus  dengan kecepatan konstan (tetap) dan bergerak lurus dengan percepatan konstan (tetap) berikut makna fisisnya	·       Mengolah data hasil pengukuran berulang ·       Menyajikan hasil pengolahan data dalam bentuk grafik hasil pengukuran, ·       Menginterpretasi data dan grafik, dan menghitung kesalahan, ·       Menyimpulkan hasil interpretasi data dalam laporan tertulis hasil kerja ·       Mencatat data yang diperoleh dari percobaan percobaan gerak lurus dengan kecepatan konstan dengan menggunakan kereta atau mobil mainan ·       Mencatat data yang diperoleh dari percobaan gerak lurus dengan percepatan konstan dengan menggunakan troly. ·       Menyimpulkan data hasil percobaan ·       Mempresentasikan hasil percobaan benda yang bergerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan dalam bentuk grafik

B.      Tujuan Pembelajaran

Setelah mengikuti proses pembelajaran, peserta didik diharapkan dapat:

·         Mengamati dengan seksama demonstrasi gerak untuk membedakan gerak lurus dengan kecepatan tetap dan gerak lurus dengan percepatan tetap

·         Membedakan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan

·         Mendiskusikan perbedaan gerak lurus dengan kecepatan tetap dan gerak lurus dengan percepatan tetap

·         Menjelaskan perbedaan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan

·         Melakukan percobaan gerak lurus dengan kecepatan konstan dengan menggunakan kereta atau mobil mainan.

·         Melakukan percobaan gerak lurus dengan percepatan konstan dengan menggunakan troly.

·         Melakukan percobaan gerak lurus dengan kecepatan dan percepatan tetap menggunakan kereta misalnya mobil mainan, troly

·         Menganalisis besaran-besaran fisika pada gerak dengan kecepatan konstan.

·         Menganalisis besaran-besaran fisika pada gerak dengan percepatan konstan

·         Menganalisis besaran-besaran dalam GLBB dan gerak jatuh bebas dalam diskusi kelas

C.      Materi Pembelajaran

PERTEMUAN PERTAMA

Posisi, Jarak dan Perpindahan

Posisi merupakan letak benda terhadap titik acuan. Dan perlu diketahui bahwa ada perbedaan jarak dan perpindahan dimana Jarak diartikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda dalam selang waktu tertentu, dan merupakan besaran skalar. Perpindahan adalah perubahan posisi suatu benda dalam selang waktu tertentu dan merupakan besaran vektor.

(a) Posisi

Dalam menentukan posisi sebuah benda dalam kehidupan sehari-hari kita harus menyertakan titk acuan dan arah dari titik acuannya. Misalnya mobil Pak Arifin terparkir di 20 meter sebelah utara rumahnya. Dalam hal hal ini rumahnya merupakan titik acuannya.

(b) Jarak

Jarak adalah panjang lintasan suatu benda yang bergerak. Misalkan seekor kucing berada di $x=0$ m bergerak ke $x=12$ m kemudian bergerak lagi ke $x=6$ m. Maka jarak yang ditempuh kucing adalah $s=12+6=18$ m. Jarak dapat diukur dengan odometer.

(c) Perpindahan

Perpindahan berkaitan dengan perpindahan posisi. Besar perpindahan hanya tergantung pada posisi awal dan posisi akhir. Misalkan seekor kucing berada di $x=0$ m bergerak ke $x=12$ m kemudian bergerak lagi ke $x=6$ m. Dari informasi tersebut diketahui bahwa posisi awal kucing adalah $x=0$ m dan posisi akhir $x=6$ m. Maka perpindahan kucing adalah $\Delta x=6-0=6$ m.

Definisi Gerak

Sebuah benda dikatakan bergerak jika benda tersebut berpindah posisi terhadap titik acuan. Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuan. Titik acuan sendiri didefinisikan sebagai titik awal atau titik tempat pengamat.

Gerak bersifat relatif yaitu gerak suatu benda sangat bergantung pada titik acuannya. Benda yang bergerak menurut seorang pengamat mungkin tidak bergerak menurut pengamat yang lain.

Sebagai contoh saat kita duduk di belakang supir di dalam mobil yang sedang bergerak. Kita melihat sopir tidak begerak, namun bagi petugas lalu lintas yang sedang berdiri di pinggir jalan maka sopir dalam keadaan bergerak.

Disinilah letak kerelatifan gerak. Sopir dikatakan bergerak oleh petugas lalu lintas namun terlihat diam menurut kita yang duduk di belakang sopir.

Kita yang di dalam mobil melihat petugas lalu lintas bergerak terhadap mobil. Saat mobil mendekati petugas lalu lintas maka petugas lalu lintas seolah bergerak mendekati mobil. Saat mobil menjauhi petugas lalu lintas, petugas lalu lintas juga seolah bergerak menjauhi mobil, padahal kondisi sebenarnya petugas lalu lintas tidak bergerak. Gerak inilah yang disebut dengan gerak semu.

Gerak semu adalah benda yang diam tetapi seolah-olah bergerak karena gerakan pengamat. Contoh lain yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah ketika kita naik mobil yang berjalan maka pohon yang ada dipinggir jalan kelihatan bergerak. Ini berarti pohon telah melakukan gerak semu. Gerakan semu pohon ini disebabkan karena kita yang melihat sambil bergerak.

Berdasarkan lintasannya gerak dibedakan menjadi tiga, yaitu Gerak Lurus, Gerak Melingkar dan Gerak Parabola. Berdasarkan percepatannya gerak dibedakan menjadi dua yaitu gerak tanpa percepatan dan gerak dengan percepatan.

Gerak Lurus adalah gerak dengan lintasan berbentuk garis lurus, contoh gerak lurus di kehidupan sehari-hari adalah gerak benda yang jatuh bebas.

Gerak melingkar adalah gerak dengan lintasan berupa lingkaran, contohnya adalah gerak sebuah titik di tepi roda yang sedang berputar.

Gerak parabola merupakan gerak dengan lintasan berupa parabola. Gerak parabola merupakan salah satu contoh gerak dua dimensi. Gerak parabola merupakan perpaduan dua gerak, yaitu gerak lurus dengan kecepatan tetap, dan gerak lurus dengan kecepatan berubah secara teratur.

Contoh Soal & Pembahasan

1. Seekor semut bergerak ke barat sejauh 8 meter kemudian ke selatan sejauh 6 meter. Hitung jarak dan perpindahan semut!
   Penyelesaian:
   (a) Jarak yang ditempuh semut adalah $s=8+6=14$ meter.
   (b) Perpindahan
   Perpindahan semut dapat digambarkan sebagai berikut.
   
   
2. B menggedong A dan C diam melihat B berjalan menjauhi C. Menurut C maka A dan B bergerak karena ada perubahan posisi keduanya terhadap C. Sedangkan menurut B adalah A tidak bergerak karena tidak ada perubahan posisi A terhadap B. Peristiwa di atas merupakan contoh gerak… .
   (a) Gerak relatif
   (b) Gerak semu
   (c) Gerak lurus
   (d) Gerak total
   (e) Gerak lurus beraturan
   Jawaban : A
   Peristiwa di atas adalah gerak relatif. Menurut B maka A tidak bergerak karena digendong sementara menurut C adalah A dan B sama-sama bergerak. Sehingga disebut gerak relatif.
3. Semua pernyataan berikut ini tentang definisi gerak menurut fisika adalah benar, kecuali… .
   (a) Bus melaju meninggalkan terminal
   (b) Rita berjalan menuju sekolah
   (c) Kapal Phinisi Nusantara sedang berlayar
   (d) Pesawat Garuda sedang menuju bandara
   (e) Burung terbang menuju sangkarnya
   Jawaban : C
   Defenisi benda dikatakan bergerak:
   (1) jika kedudukan antara kedua benda berubah satu sama lain
   (2) jika kedudukan benda tersebut selalu berubah terhadap suatu titik acuan
4. Perhatikan pernyataan berikut ini
   (1) Besaran yang mempunyai nilai, satuan dan arah.
   (2) Besaran yang satuannya didefenisikan sendiri
   (3) Besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok
   (4) Besaran yang hanya memiliki nilai dan satuan
   Pernyataan yang membedakan kelajuan dari kecepatan adalah sesuai nomor… .
   (a) 1 dan 2
   (b) 2 dan 3
   (c) 3 dan 4
   (d) 4 dan 1
   (e) 1, 2, dan 3
   Jawaban : D
   Kecepatan besaran yang memiliki nilai, satuan dan arah. Kelajuan hanya memiliki nilai dan satuan.
5. Gerak yang merupakan resultan perpindahan suatu benda yang serentak melakukan gerak lurus beraturan pada arah horizontal dan gerak lurus berubah beraturan pada arah vertikal adalah… .
   (a) Gerak lurus dipercepat
   (b) Gerak melingkar
   (c) Gerak parabola
   (d) Gerak jatuh bebas
   (e) Gerak konstan
   Jawaban : C
   Gerak parabola merupakan gerak yang memiliki arah horizontal dan sekaligus arah vertikal. Pada arah vertikal mengalami percepatan dan perlambatan, sedangkan pada arah horizontal kecepatannya tetap.

Latihan Soal Posisi, Jarak & Perpindahan (Mudah)

1. Pertanyaan ke 1 dari 5

Selama bergerak benda mengalami perubahan kedudukan. Garis terpendek yang menghubungkan titik awal dan titik akhir tanpa memperdulikan lintasannya disebut… .

•  Jarak
•  Perpindahan
•  Kedudukan
•  Posisi
•  Skalar

Latihan Soal Posisi, Jarak & Perpindahan (Sedang)

1. Pertanyaan ke 1 dari 5

Sebuah bola bergerak dari titik A menuju titik B melintasi lintasan ABCB. Maka jarak dan perpindahan yang ditempuh oleh benda adalah… .

•  6 m dan 8 m
•  8 m dan 6 m
•  22 m dan 6 m
•  6 m dan 22 m
•  14 m dan 6 m

Latihan Soal Posisi, Jarak & Perpindahan (Sukar)

1. Pertanyaan ke 1 dari 5

Sebuah layang-layang terbang ke utara sejauh 6 m , kemudian belok ke barat sejauh 4 m. Oleh karena terdapat kabut yang sangat tebal, layang-layang tersebut kehilangan arah sehingga berbelok sejauh 3 m ke selatan. Maka jarak dan perpindahan yang telah ditempuh layang-layang tersebut adalah… .

•  13 meter dan 5 meter
•  5 meter dan 13 meter
•  7,22 meter dan 3 meter
•  3 meter dan 7,22 meter
•  18 meter dan 10 meter

Rumus kecepatan rata-rata dan Kelajuan rata-rata

Dalam kehidupan sehari-hari orang masih salah membedakan kecepatan dengan kelajuan. Misalnya, sepeda motor yang dikendarai Andi bergerak dengan kecepatan 50 km/jam. Hal ini kurang benar. Untuk menyatakan kecepatan dalam fisika harus disertai dengan arah. Jadi sepeda motor yang dikendarai Andi bergerak dengan kecepatan 50 km/jam ke arah selatan.

Kalau ingin menyatakan dengan kelajuan, tentu boleh tidak menggunakan arah. Misalnya Nana mengendarai Vario dengan kecepatan 40 km/jam.

Pengertian Kecepatan rata-rata adalah perubahan posisi (perpindahan) yang ditempuh oleh benda tiap satuan waktu.

Rumus kecepatan rata-rata :

Pengertian Kelajuan rata-rata adalah panjang lintasan (jarak) yang ditempuh oleh benda tiap satuan waktu.

Rumus kelajuan rata-rata :

Kecepatan rata-rata merupakan besaran vektor sedangkan kelajuan rata-rata termasuk besaran skalar.

Contoh soal menghitung kecepatan rata-rata :

Soal no 1. Gilang berlari 50 m ke arah barat kemudian berbalik arah ke arah timur sejauh 30 m. Waktu yang diperlukan Gilang adalah 20 detik Berapakah kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata Gilang?

Pembahasan :

Untuk menentukan kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata, kita harus menggambarkannya terlebih dahulu :

1.         Untuk menentukan perpindahan = perubahan posisi Gilang

Perpindahan = 50 m – 30 m = 20 meter

Waktu = 20 sekon

Kecepatan rata-rata = perpindahan / waktu

v = 20 meter / 20 sekon

v = 1 m/s

kecepatan rata-rata gilang adalah 1 m/s

1.         Untuk menentukan jarak = jumlah panjang lintasa yang ditempuh Gilang

Jarak  = 50 m + 30 m = 80 m

Waktu = 20 sekon

Kelajuan rata-rata = jarak / waktu

v = 80 m / 20 sekon

v = 4 m/s

kelajuan yang ditempuh gilang adalah 4 m/s

Soal no 2.

Budi mengendarai sepeda motor dari Kota Tegal ke kota Cirebon dalam waktu 2 jam. Jika jarak kota Cirebon dan kota Tegal adalah 120 km. Berapakah kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata sepeda motor Budi?

Pembahasan :

Pada kasus ini Budi bergerak lurus dari kota Tegal ke kota Cirebon sehingga kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-ratanya sama. Hal ini berlaku untuk benda yang geraknya segaris lurus.

Kecepatan rata-rata = perpindahan / waktu

Kecepatan rata-rata = 120 km / 2 jam

Kecepatan rata-rata  = 60 km/jam

Kelajuan rata-rata = Kecepatan rata-rata

Kelajuan ratan-rata = 60 km/jam

Percepatan

Percepatan dapat didefinisikan sebagai perubahan kecepatan suatu objek bergerak dalam selang waktu tertentu. Jika sebuah mobil bergerak dengan kecepatan selalu bertambah dalam selang waktu tertentu, maka mobil tersebut di katakan mengalami percepatan. Perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu disebut percepatan. Percepatan ini yang disebut dengan percepatan rata-rata yang dapat ditulis sebagai berikut :

Advertisment

dengan kecepatan v₂adalah kecepatan pada saat t = t₂dan v₁adalah kecepatan pada t = t₁.

Bentuk komponen percepatan rata-rata a pada bidang dua dimensi adalah sebagai berikut.

dengan dan  Dikatakan percepatan rata-rata, karena tidak memedulikan perubahan percepatan pada saat tertentu.

Percepatan suatu benda yang bergerak dalam waktu tertentu disebut dengan percepatan sesaat. Secara matematis dapat yang dinyatakan dalam persamaan berikut.

Jika digambar dalam bidang XY, maka kecepatan sesaat merupakan kemiringan garis singgung dari grafik v – t pada saat t = t₁.

Tampilan geometris pada saat t = t₁ sama dengan kemiringan garis singgung pada 

Untuk menentukan percepatan sesaat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain, sebagai berikut.

Percepatan Sesaat Dapat Diturunkan dari Fungsi Kecepatan dan Posisi

Percepatan sesaat merupakan percepatan pada waktu tertentu (t = t₁). Pada pelajaran matematika nilai limit dari percepatan sesaat adalah sebagai berikut :

Persamaan di atas disebut turunan v terhadap t. Artinya, percepatan sesaat merupakan turunan pertama dari fungsi kecepatan v terhadap waktu atau turunan kedua dari fungsi posisi terhadap t. Bentuk vektor komponen dari percepatan sesaat a adalah sebagai berikut.

a = a_xi + a_yj

Persamaan di atas merupakan percepatan sesaat yang diperoleh dari turunan kedua dari posisi partikel atau benda yang bergerak.

Menentukan Posisi dan Kecepatan dari Fungsi Percepatan

Ketika kita ingin menentukan posisi dan kecepatan berdasarkan fungsi percepatan, maka kita harus mengintegralkan fungsi percepatan. Hal ini merupakan kebalikan saat kita ingin menentukan percepatan dari fungsi posisi dan kecepatan dengan menurunkannya terhadap t. Dalam bidang dua dimensi, percepatan dinyatakan sebagai berikut.

    atau    dv = adt

Jika kedua ruas dari persamaan di atas diintegralkan, maka diperoleh persamaan seperti berikut.

Persamaan di atas menunjukkan bahwa perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu sama dengan luas daerah di bawah grafik a(t) dengan batas bawah t = 0 dan batas atas t = t.