Halo Tutorialpintar, dalam artikel ini kita akan membahas tentang gerak kasar yang dibagi menjadi empat bagian. Gerak kasar merupakan salah satu konsep dalam fisika yang sering kali dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Dengan memahami konsep ini, kita dapat mengetahui bagaimana benda bergerak dalam kondisi tertentu dan memprediksi pergerakan suatu objek.
1. Gerak Lurus
Gerak kasar pertama yang akan kita bahas adalah gerak lurus. Gerak lurus merupakan gerakan suatu benda yang berlangsung sepanjang garis lurus. Gerak lurus dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).
Gerak lurus beraturan (GLB) terjadi ketika kecepatan suatu benda tetap sepanjang waktu pergerakan. Pada gerak ini, perpindahan benda sebanding dengan waktu pergerakan. Contohnya adalah benda yang bergerak dengan kecepatan konstan seperti mobil yang melaju tanpa mengalami percepatan atau perlambatan.
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) terjadi ketika kecepatan suatu benda tidak tetap, yang artinya kecepatannya dapat berubah selama pergerakan. Pada gerak ini, percepatan benda sebanding dengan waktu pergerakan. Contohnya adalah benda yang dilempar ke atas dan kemudian kembali jatuh ke tanah, seperti bola yang dilempar ke udara dan kemudian jatuh kembali ke tanah.
Dengan memahami gerak lurus, kita dapat menghitung jarak tempuh, kecepatan, waktu, dan percepatan suatu benda saat bergerak lurus. Hal ini sangat penting dalam memahami pergerakan benda dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam ilmu pengetahuan.
Cara Menghitung Jarak Tempuh pada Gerak Lurus:
Jarak tempuh pada gerak lurus dapat dihitung dengan menggunakan rumus sederhana, yaitu:
Jarak tempuh (s) = kecepatan (v) x waktu (t)
Contohnya, jika suatu mobil bergerak dengan kecepatan 60 km/jam selama 2 jam, maka jarak tempuhnya adalah:
s = 60 km/jam x 2 jam = 120 km
Dengan demikian, jarak tempuh mobil tersebut adalah 120 km.
2. Gerak Melingkar
Gerak kasar kedua yang akan kita bahas adalah gerak melingkar. Gerak melingkar terjadi ketika suatu benda bergerak mengikuti lintasan melingkar. Gerak melingkar dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu gerak melingkar beraturan (GMB) dan gerak melingkar berubah beraturan (GMBB).
Gerak melingkar beraturan (GMB) terjadi ketika kecepatan sudut benda tetap dan benda tersebut bergerak dengan kecepatan yang konstan. Pada gerak ini, sudut yang ditempuh oleh benda sebanding dengan waktu pergerakan. Contohnya adalah benda yang bergerak mengelilingi pusat dengan kecepatan tetap, seperti roda yang berputar atau planet yang mengelilingi matahari.
Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) terjadi ketika kecepatan sudut benda tidak tetap, yang artinya kecepatan sudutnya dapat berubah selama pergerakan. Pada gerak ini, percepatan sudut benda sebanding dengan waktu pergerakan. Contohnya adalah benda yang bergerak berkeliling dengan kecepatan yang tidak konstan, seperti ayunan atau bola yang dibelokkan oleh tali lalu dilepaskan sehingga bergerak dalam lintasan melingkar.
Dalam gerak melingkar, kita dapat menghitung kecepatan sudut, percepatan sudut, jarak tempuh melingkar, dan waktu tempuh suatu benda. Hal ini sangat berguna dalam memahami pergerakan benda yang bergerak mengelilingi sebuah titik pusat.
3. Gerak Parabola
Gerak kasar ketiga yang akan kita bahas adalah gerak parabola. Gerak parabola merupakan gerakan benda yang mengikuti lintasan berbentuk parabola. Gerak ini terjadi ketika benda dilempar ke atas dengan kecepatan awal tertentu dan kemudian jatuh kembali ke tanah akibat pengaruh gravitasi. Gerak parabola sangat umum dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti bola yang dilempar ke atas dan kemudian kembali jatuh ke tanah.
Gerak parabola dapat dipecah menjadi dua bagian, yaitu gerak parabola awal (berupa lemparan ke atas) dan gerak parabola kembali (berupa jatuh kembali ke tanah). Pada gerak parabola, kita dapat menghitung waktu tempuh, jarak maksimum, dan ketinggian maksimum suatu benda dalam gerak tersebut.
Cara menghitung waktu tempuh, jarak maksimum, dan ketinggian maksimum dalam gerak parabola adalah sebagai berikut:
Cara Menghitung Waktu Tempuh:
Waktu tempuh (t) dapat dihitung menggunakan rumus:
t = 2 * (kecepatan awal vertikal) / (gravitasi)
Contohnya, jika sebuah bola dilempar ke atas dengan kecepatan awal vertikal sebesar 20 m/s, dan gravitasi yang bekerja adalah 9.8 m/s², maka waktu tempuh bola tersebut adalah:
t = 2 * 20 m/s / 9.8 m/s² = 4.08 detik
Jadi, waktu yang dibutuhkan bola untuk kembali ke tanah adalah 4.08 detik.
4. Gerak Harmonik Sederhana
Gerak kasar yang terakhir adalah gerak harmonik sederhana. Gerak harmonik sederhana terjadi ketika suatu benda bergerak bolak-balik di sekitar posisi kesetimbangan akibat gaya restorasi yang bekerja. Gerak ini umumnya dijumpai pada pegas dan bandul sederhana.
Dalam gerak harmonik sederhana, terdapat beberapa konsep penting yang perlu dipahami, yaitu periode, frekuensi, amplitudo, dan percepatan maksimum. Periode merupakan waktu yang dibutuhkan oleh suatu benda untuk melakukan satu siklus gerakan bolak-balik. Frekuensi merupakan jumlah siklus gerakan bolak-balik dalam satu satuan waktu. Amplitudo merupakan jarak maksimum yang ditempuh oleh benda dalam gerakan bolak-balik. Percepatan maksimum merupakan nilai maksimum dari percepatan suatu benda dalam gerakan bolak-balik.
Dalam perhitungan gerak harmonik sederhana, kita dapat menggunakan rumus-rumus berikut:
Cara Menghitung Periode:
Periode (T) dapat dihitung menggunakan rumus:
T = 2π * (akar kuadrat massa / konstanta pegas)
Contohnya, jika suatu pegas mempunyai massa 0.1 kg dan konstanta pegas 20 N/m, maka periode pegas tersebut adalah:
T = 2π * √(0.1 kg / 20 N/m) ≈ 0.628 s
Jadi, periode pegas tersebut adalah sekitar 0.628 detik.
5. Gerak Lurus Beraturan
Gerak lurus beraturan (GLB) merupakan salah satu bentuk gerak kasar yang sering kali terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Pada gerak lurus beraturan, kecepatan suatu benda tetap sepanjang waktu pergerakan. Gerak ini dapat terjadi pada objek yang bergerak dengan kecepatan konstan, baik itu percepatan maupun perlambatan.
Salah satu contoh paling umum dari gerak lurus beraturan adalah mobil yang melaju dengan kecepatan tetap. Misalnya, sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 80 km/jam selama 2 jam. Maka, jarak yang ditempuh mobil tersebut dapat dihitung dengan mengalikan kecepatan dengan waktu:
Jarak tempuh (s) = Kecepatan (v) × Waktu (t)
Jarak tempuh (s) = 80 km/jam × 2 jam = 160 km
Dengan demikian, jarak tempuh mobil tersebut adalah 160 km.
Selain itu, dalam gerak lurus beraturan, waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk menempuh suatu jarak tersedia dalam rumus:
Waktu (t) = Jarak tempuh (s) / Kecepatan (v)
Sehingga dalam contoh mobil di atas, waktu tempuhnya adalah:
Waktu (t) = 160 km ÷ 80 km/jam = 2 jam
Dengan demikian, waktu tempuh mobil tersebut adalah 2 jam.
6. Gerak Lurus Berubah Beraturan
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) juga merupakan salah satu jenis gerak kasar yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Pada gerak lurus berubah beraturan, kecepatan suatu benda tidak tetap dan dapat berubah sepanjang waktu pergerakan.
Misalnya, sebuah mobil mengalami perlambatan saat mengerem untuk berhenti di tempat parkir. Dalam situasi ini, kecepatan mobil berkurang seiring dengan waktu yang dibutuhkan untuk berhenti. Percepatan yang terjadi pada saat perlambatan dapat dihitung menggunakan rumus:
Percepatan (a) = (Kecepatan akhir (v) – Kecepatan awal (u)) ÷ Waktu (t)
Contohnya, jika sebuah mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan 20 m/s berhenti dalam waktu 5 detik, maka percepatannya adalah:
Percepatan (a) = (0 m/s – 20 m/s) ÷ 5 s = -4 m/s²
Dapat dilihat bahwa percepatan memiliki nilai negatif, karena mobil mengalami perlambatan.
Selain itu, waktu (t) yang dibutuhkan untuk menghentikan mobil tersebut dapat dihitung menggunakan rumus:
Waktu (t) = (Kecepatan akhir (v) – Kecepatan awal (u)) ÷ Percepatan (a)
Maka:
Waktu (t) = (0 m/s – 20 m/s) ÷ -4 m/s² = 5 s
Sehingga, waktu yang dibutuhkan mobil untuk berhenti adalah 5 detik.
7. Gerak Melingkar Beraturan
Gerak melingkar beraturan (GMB) adalah salah satu jenis gerak kasar yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Pada gerak melingkar beraturan, suatu benda bergerak mengikuti lintasan melingkar dengan kecepatan sudut yang tetap.
Contohnya adalah gerakan yang terjadi pada jarum jam. Jarum jam bergerak mengelilingi pusat dengan kecepatan sudut yang konstan. Pada gerak melingkar beraturan, kecepatan sudut (ω) yang ditempuh oleh benda dapat dihitung menggunakan rumus:
Kecepatan sudut (ω) = Sudut (θ) ÷ Waktu (t)
Sebagai contoh, jika jarum jam menempuh sudut 180° dalam waktu 30 detik, maka kecepatan sudutnya adalah:
Kecepatan sudut (ω) = 180° ÷ 30 s = 6°/s
Dengan demikian, kecepatan sudut jarum jam adalah 6 derajat per detik.
Selain itu, untuk menghitung jarak yang ditempuh oleh benda dalam gerak melingkar beraturan, kita dapat menggunakan rumus:
Jarak (s) = Kecepatan sudut (ω) × Jari-jari lintasan (r)
Contohnya, jika jarum jam memiliki jari-jari lintasan 5 cm dan kecepatan sudut 6°/s, maka jarak yang ditempuh oleh jarum jam tersebut adalah:
Jarak (s) = 6°/s × 5 cm = 30 cm
Sehingga, jarak yang ditempuh oleh jarum jam adalah 30 cm.
8. Gerak Melingkar Berubah Beraturan
Gerak melingkar berubah beraturan (GMBB) juga merupakan jenis gerak kasar yang sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Pada gerak melingkar berubah beraturan, kecepatan sudut suatu benda tidak tetap dan dapat berubah selama pergerakan.
Misalnya, jika kita menggoyangkan tali pada bola yang berputar dalam gerakan melingkar, kita dapat merasakan perubahan kecepatan bola tersebut. Percepatan sudut (α) yang terjadi pada gerak melingkar berubah beraturan dapat dihitung menggunakan rumus:
Percepatan sudut (α) = (Kecepatan sudut akhir (ω₂) – Kecepatan sudut awal (ω₁)) ÷ Waktu (t)
Contohnya, jika sebuah bola awalnya bergerak dengan kecepatan sudut 2°/s dan kemudian bergerak dengan kecepatan sudut 6°/s dalam waktu 5 detik, maka percepatan sudut bola tersebut adalah:
Percepatan sudut (α) = (6°/s – 2°/s) ÷ 5 s = 0.8°/s²
Jadi, percepatan sudut bola tersebut adalah 0.8 derajat per detik kuadrat.
Selain itu, waktu tempuh (t) yang dibutuhkan oleh benda dalam gerak melingkar berubah beraturan dapat dihitung menggunakan rumus:
Waktu (t) = (Kecepatan sudut akhir (ω₂) – Kecepatan sudut awal (ω₁)) ÷ Percepatan sudut (α)
Maka:
Waktu (t) = (6°/s – 2°/s) ÷ 0.8°/s² = 5 s
Jadi, waktu yang dibutuhkan oleh bola untuk mencapai kecepatan sudut 6°/s adalah 5 detik.
9. Gerak Parabola
Gerak parabola adalah jenis gerak kasar yang sering kali terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Pada gerak parabola, benda bergerak membentuk lintasan berbentuk parabola yang simetris. Gerak parabola terjadi saat benda dilempar ke atas dengan kecepatan awal tertentu, kemudian jatuh kembali ke tanah akibat pengaruh gravitasi.
Perhitungan gerak parabola dapat dilakukan dalam dua fase, yaitu fase lemparan ke atas dan fase jatuh kembali ke tanah. Dalam fase lemparan ke atas, kita dapat menghitung waktu tempuh, ketinggian maksimum, dan jarak tempuh vertikal suatu benda. Sedangkan dalam fase jatuh kembali ke tanah, kita dapat menghitung waktu tempuh dan jarak tempuh horizontal benda.
Fase Lemparan Ke Atas:
1. Waktu tempuh (t) dalam fase lemparan ke atas dapat dihitung menggunakan rumus:
t = (Kecepatan akhir (v) – Kecepatan awal (u)) ÷ Gravitasi (g)
Contohnya, jika sebuah bola dilempar ke atas dengan kecepatan awal vertikal sebesar 20 m/s, dan gravitasi yang bekerja adalah 9.8 m/s², maka waktu tempuh bola tersebut adalah:
t = (0 m/s – 20 m/s) ÷ -9.8 m/s² ≈ 2.04 s
Jadi, waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi adalah sekitar 2.04 detik.
2. Ketinggian maksimum (h) yang dicapai oleh benda dalam fase lemparan ke atas dapat dihitung menggunakan rumus:
h = (Kecepatan awal (u)²) ÷ (2 × Gravitasi (g))
Pada contoh bola di atas, ketinggian maksimum yang dicapai oleh bola tersebut adalah:
h = (20 m/s)² ÷ (2 × 9.8 m/s²) ≈ 20.4 m
Jadi, ketinggian maksimum bola tersebut adalah sekitar 20.4 meter.
3. Jarak tempuh vertikal (s) yang ditempuh oleh benda dalam fase lemparan ke atas dapat dihitung menggunakan rumus:
s = (Kecepatan awal (u) × Waktu tempuh (t)) + (0.5 × Gravitasi (g) × Waktu tempuh (t)²)
Contohnya, jika sebuah bola dilempar ke atas dengan kecepatan awal vertikal 20 m/s dan waktu tempuh 2.04 s, maka jarak tempuh vertikal bola tersebut adalah:
s = (20 m/s × 2.04 s) + (0.5 × 9.8 m/s² × (2.04 s)² ≈ 40.8 m
Sehingga, jarak tempuh vertikal bola tersebut adalah sekitar 40.8 meter.
Fase Jatuh Kembali ke Tanah:
1. Waktu tempuh (t) dalam fase jatuh kembali ke tanah dapat dihitung menggunakan rumus:
t = pengali × waktu tempuh (lemparan ke atas)
Untuk gerak parabola, waktu yang dibutuhkan untuk fase jatuh kembali ke tanah sama dengan waktu yang dibutuhkan dalam fase lemparan ke atas, dengan pengali bernilai 2. Misalnya, jika waktu tempuh dalam fase lemparan ke atas adalah 2.04 detik, maka waktu tempuh dalam fase jatuh kembali ke tanah adalah:
t = 2 × 2.04 s = 4.08 s
2. Jarak tempuh horizontal (s) yang ditempuh oleh benda dalam fase jatuh kembali ke tanah dapat dihitung menggunakan rumus:
s = Kecepatan horizontal (v) × Waktu tempuh (t)
Karena kecepatan horizontal pada gerak parabola tetap sepanjang waktu pergerakan, maka jarak tempuh horizontal juga tetap. Misalnya, jika kecepatan horizontal benda adalah 10 m/s dan waktu tempuh adalah 4.08 detik, maka jarak tempuh horizontal benda adalah:
s = 10 m/s × 4.08 s = 40.8 m
Sehingga, jarak tempuh horizontal benda adalah 40.8 meter.
Demikianlah penjelasan tentang empat bagian gerak kasar, yaitu gerak lurus, gerak melingkar, gerak parabola, dan gerak harmonik sederhana. Dengan memahami konsep ini, kita dapat memperkaya pengetahuan tentang pergerakan benda dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam dunia ilmu pengetahuan. Semoga informasi ini bermanfaat bagi Anda.