Dalam aktivitas kita sehari–hari, kita tidak pernah terlepas dari yang namanya gerak. Kita berangkat dan pulang sekolah dikatakan bergerak. Menulis, berjalan, berlari, bersepeda, olahraga dan aktivitas lainnya tidak lepas dari gerak. Lalu apa yang dimaksud dengan gerak itu? Bilamanakah suatu benda dikatakan bergerak? Bilamanakah suatu benda dikatakan tidak bergerak? Untuk menjawab pertanyaan–pertanyaan tersebut, simak baik–baik penjelasan berikut ini.

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. Untuk lebih memahami mengenai titik acuan perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.

Gb1. Titik Acuan

Pada suatu hari sodik berangkat dari rumah menuju ke pasar untuk membeli buah–buahan. Jika kita tinjau gambar ilustrasi di atas, terdapat dua titik acuan yaitu rumah sebagai titik acuan 1 dan pasar sebagaititik acuan 2. Jika kita menggunakan rumah sebagai titik acuan, maka sodik dikatakan bergerak menjauh dari titik acuan sedangkan jika kita menganggap pasar sebagai titik acuan maka sodik dikatakan bergerak mendekati titik acuan.

Β 

Berbeda halnya dengan peristiwa berikut, orang berlari di mesin lari fitnes (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.

b.Β Posisi atau Kedudukan

Posisi merupakan besaran vektor yang menyatakan kedudukan suatu benda terhadap titik acuan. Kedudukan tersebut dinyatakan dalam besar dan arah.

Gb2. Ilustrasi Posisi atau Kedudukan

Pada gambar di atas. Jika titik A sebagai acuan maka Posisi C = –6 meter dari AJika titik A sebagai acuan maka Posisi B =4 meter dari A Sebuah benda dikatakan bergerak jika posisinya telah berubah terhadap titik acuan.

c. Jarak dan Perpindahan

Jarak dan perpindahan mempunyai pengertian yang berbeda. Misalkan Kira berjalan ke barat sejauh 4 km dari rumahnya, kemudian 3 km ke timur. Berarti Kira sudah berjalan menempuh jarak 7 km dari rumahnya, sedangkan perpindahannya sejauh 1 km (Gambar 3a).

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 3b).

Gb3. Lintasan yang ditempuh pejalan kaki

Contoh lain, perhatikan gambar 3c, Rama bergerak ke utara sejauh 4 km, kemudian berbelok ke timur sejauh 3 km, lalu berhenti. Berapa jarak yang ditempuh Rama? Berapa pula perpindahannya?

d. Kecepatan dan Kelajuan

Istilah kecepatan dan kelajuan dikenal dalam perubahan gerak. Kecepatan termasuk besaran vektor, sedangkan kelajuan merupakan 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 didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

πΎπ‘’π‘π‘’π‘π‘Žπ‘‘π‘Žπ‘›\,= \frac{π‘ƒπ‘’π‘Ÿπ‘π‘–π‘›π‘‘π‘Žβ„Žπ‘Žπ‘›(π‘šπ‘’π‘‘π‘’π‘Ÿ)}{π‘†π‘’π‘™π‘Žπ‘›π‘”\,Wπ‘Žπ‘˜π‘‘π‘’(π‘‘π‘’π‘‘π‘–π‘˜)}

πΎπ‘’π‘π‘’π‘π‘Žπ‘‘π‘Žπ‘›\,= \frac{π½π‘Žπ‘Ÿπ‘Žπ‘˜\,(π‘šπ‘’π‘‘π‘’π‘Ÿ)}{π‘†π‘’π‘™π‘Žπ‘›π‘”\,Wπ‘Žπ‘˜π‘‘π‘’(π‘‘π‘’π‘‘π‘–π‘˜)}

Kecepatan Rata–Rata dan Kelajuan Rata–Rata

Kecepatan rata–rata v di definiskan 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:

v= \frac{ \Delta x}{ \Delta t}

Keterangan :

v = kecepatan rata–rata (m/s)

βˆ†π‘₯ = x akhir = perpindahan

βˆ†π‘‘ = perubahan waktu (s)

Kelajuan rata–rata merupakan jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

v= \frac{ s}{t}

Keterangan:

v = kecepatan rata–rata (m/s)

s = jarak tempuh (meter)

𝑑 = waktu tempuh (s)

Kecepatan Sesaat

Kecepatan sesaat merupakan kecepatan benda pada saat tertentu. Kecepatan inilah yang ditunjukkan pada jarum speedometer. Kecepatan sesaat pada waktu tertentu adalah kecepatanrata–rata selama selang waktu yang sangat kecil mendekati nol, kecepatan sesaat dinyatakan oleh persamaan:

V{{=}^{lim}_{ \Delta f \rightarrow o}}{\frac { \Delta s} { \Delta t}}

V= \frac{ds}{dt}

Kecepatan sesaat merupakan turunan posisi terhadap waktu

e. Percepatan

Di dalam kehidupan sehari–hari, sangatlah sulit kita jumpai sebuah benda yang bergerak dengankecepatan konstan. Pasti benda akan mengalami perlambatan atau penambahan kecepatan (dipercepat) dalam selang waktu tertentu. Perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu inilah kemudian kita namakan sebagai percepatan.

Percepatan merupakan besaran vektor sehingga nilainya bisa positif atau negatif. Percepatan positif artinya bahwa arah percepatan searah dengan arah perpindahan benda, dengan kata lain gerakannya akan dipercepat. Sedangkan percepatan yang bernilai negatif artinya bahwa gerakan benda sedang diperlambat. Besarnya percepatan dinamakan sebagai perlajuan. Perlajuan merupakan besaran skalar.

Percepatan adalah perubahan kecepatan dan atau arah dalam selang waktu tertentu. Percepatan merupakan besaran vektor. Percepatan berharga positif jika kecepatan suatu benda bertambah dalam selang waktu tertentu. Percepatan berharga negatif jika kecepatan suatu benda berkurang dalam selang waktu tertentu.

Sebuah benda yang kecepatannya berubah tiap satuan waktu dikatakan mengalami percepatan. Sebuah mobil yang kecepatannya diperbesar dari nol sampai 90 km/jam berarti dipercepat. Apabila sebuah mobil dapat mengalami perubahan kecepatan seperti ini dalam waktu yang lebih cepat dari mobil lainnya, maka dikatakan bahwa mobil tersebut mendapat percepatan yang lebih besar. Dengan demikian, percepatan menyatakan seberapa cepat kecepatan sebuah benda berubah.

Percepatan Rata–Rata

Tiap benda yang mengalami perubahan kecepatan, baik besarnya saja atau arahnya saja atau kedua–duanya, akan mengalami percepatan. Percepatan rata–rata (a) adalah hasil bagi antara perubahan kecepatan ( Ξ”v ) dengan selang waktu yang digunakan selama perubahan kecepatan tersebut ( Ξ”t ). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

{\frac {_{}} {a}}={\frac { \Delta v} { \Delta t}}={\frac {{v}_{2}-{{v}_{1}}} {{t}_{2}-{{t}_{1}}}}

Keterangan

Percepatan juga termasuk besaran vektor, tetapi untuk gerak satu dimensi kita hanya perlu menggunakan tanda positif (+) atau negatif (–) untuk menunjukkan arah relatif terhadap sistem koordinat yang dipakai.

Percepatan Sesaat

Percepatan sesaat adalah perubahan kecepatan dalam waktu yang sangat singkat. Seperti halnya menghitung kecepatan sesaat, untuk menghitung percepatan sesaat, kita perlu mengukur perubahan kecepatan dalam selang waktu yang singkat (mendekati nol). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.

{\frac {_{}} {a}}={\frac { \Delta v} { \Delta t}},dengan\, \Delta t\,sangat\,kecil

Percepatan sesaat dapat didefinisikan sebagai percepatan rata-rata pada limit Ξ”t yang menjadi sangat kcil, mendekati nol. Percepatan saat (a) untuk satu dimensi dapat ditulisakan sebagai berikut:

V{{=}^{lim}_{ \Delta f \rightarrow o}}{\frac { \Delta s} { \Delta t}}

Dalam hal ini Ξ”v menyatakan perubahan yang sangat kecil pada kecepatan selamaselang waktu Ξ”t yang sangat pendek. Perhatikan dengan teliti bahwa kecepatan menunjukkan seberapa cepat posisi berubah sementara seberapa cepat kecepatan berubah disebut sebagai percepatan.

Contoh Soal

1. Azriel berlari ke timur sejauh 24 m selama 14 s lalu bebalik ke barat sejauh 12 m dalam waktu 4 s. Hitunglah kelajuan rata–rata dan kecepatan rata–rata Azriel!