MAKALAH AWAL BESARAN-BESARAN FISIS PADA GERAK LURUS DENGAN KECEPATAN KONSTAN DAN GERAK LURUS DENGAN PERCEPATAN KONSTAN
(KD 3.3) Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Fisika Sekolah 1 Dosen: Drs. Sutrisno, M.Pd Dra. Heni Rusnayati, M.Si
Disusun Oleh: Kelompok 5 Dheanisya Ajeng Pratiwi
1603727
Elsa Karolina
1603587
Tsaqifah Noorhadi Az Zahra 1607313
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG 2017
A. KOMPETENSI INTI KI.1.
Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.
KI.2.
Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan proaktifdan menunjukan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.
KI.3.
Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural berdasarkan rasa ingintahuannyatentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural
pada bidang kajian yang
spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. KI.4.
Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah kongkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.
B. KOMPETENSI DASAR 3.3 Menganalisis besaran-besaran fisis pada gerak lurus dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan 4.3 Menyajikan data dan grafik hasil percobaan untuk menyelidiki sifat gerak benda yang bergerak lurus dengan dengan kecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan konstan. C. INDIKATOR 1. Menjelaskan definisi gerak lurus berubah beraturan. 2. Menjelaskan besaran-besaran fisika dalam GLBB. 3. Menggambarkan grafik hubungan besaran-besaran dalam G LBB. 4. Menganalisis persamaan-persamaan GLBB dalam penyelesaian masalah bentuk soal.
5. Menerapkan konsep GLBB dalam kehidupan sehari-hari. 6. Menganalisis gerak benda yang bergerak lurus dengan percepatan konstan dari data dan grafik hasil percobaan.
D. MATERI POKOK Gerak Lurus dengan Percepatan Konstan (GLBB) E. MATERI PRASYARAT a.
Besaran, satuan dan pengukuran
b.
Vektor
F. MATERI AJAR Dalam makalah ini materi ajar yang akan disampaikan adalah sebagai berikut. 1. Definisi gerak lurus berubah beraturan. 2. Menjelaskan besaran-besaran fisis dalam gerak lurus berubah beraturan. a. Perpindahan b. Kecepatan c. Percepatan 3. Menjelaskan hubungan besaran-besaran dalam gerak lurus berubah beraturan. 4. Jenis dan penerapan gerak lurus berubah beraturan. a.
GLBB diperlambat
b. GLBB dipercepat
G. MATERI ESENSIAL 1. Gerak 2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 3. Perpindahan 4. Kecepatan 5. Percepatan
H. BAGAN MATERI
GLB Perpindahan
Besaran
Kecepatan
dalam GLBB GLBB
Percepatan Gerak Lurus
Dipercepat Jenis dan Penerapan GLBB
Diperlambat
I. PETA KONSEP
Terdiri dari
Perpindahan
Dibagi menjadi
GLBB
Kecepatan
Gerak Lurus
GLB
Percepatan Konstan
J. KANDUNGAN ASPEK KOGNITIF, AFEKTIF, DAN PSIKOMOTOR
No 1.
Aspek
Sub Materi Pokok Definisi Gerak
Kognitif
Afektif
√
√
Contoh Aplikasi
Psikomotor
- Menjelaskan definisi
Lurus dengan
GLBB
Percepatan
- Membedakan antara
Konstan
GLB dan GLBB
(GLBB) 2.
Besaran fisis
√
- Mengetahui besaran
dalam GLBB
fisis dalam gerak lurus percepatan konstan - Mengetahui hubungan antar besaran fisisnya
3.
Hubungan
-
persamaan persamaan GLBB 4.
Jenis dan
√
penerapan GLBB
√
- Mengetahui jenis GLBB - Memperkirakan jarak dan waktu pada seorang penerjun payun yang akan mendarat ke tanah.
K. URAIAN MATERI POKOK Dalam pembahasan ilmu-ilmu fisika, nyatanya hanya ada dua sub materi dasar yang harus benar-benar dikuasai, yaitu mekanika dan listrik. Mekanika
merupakan ilmu yang memperlajari tentang gerak suatu benda. Dalam mekanika sendiri terdapat dua bagian yaitu kinematika yang berisi pembahasan tentang gereak benda tanpa memperhatikan penyebabnya dan dinamika yang membahas mengenai gerak benda dengan memperhatikan pen yebab geraknya. 1. Definisi Gerak Lurus Berubah Beraturan Gerak merupakan perubahan kedudukan atau posisi benda terhadap acuan tertentu. Gerak suatu benda yang bergerak dalam lintasan yang lurus dan mengalami perubahan kecepatan secara teratur (percepatan konstan) dinamakan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Jadi, jika kita mengamati sebuah benda yang bergerak dalam lintasan lurus dan mengalami perubahan kecepatan teratur dari waktu ke waktu lalu semakin lama semakin cepat atau disebut sebagai gerak lurus berubah beraturan dipercepat, ini merupakan ciri gerak lurus berubah beraturan. Namun bukan berarti gerak lurus berubah beraturan akan selalu dipercepat. Gerak lurus berubah beraturan dapat juga berarti sebuah benda yang dari waktu ke waktu mengalami perubahan kecepatan secara teratur lalu semakin lama semakin lambat hingga akhirnya benda tersebut berhenti, ini disebut sebagai gerak lurus berubah beraturan diperlambat. Dalam gerak lurus berubah beraturan, percepatan bernilai positif ketika benda bergerak dipercepat sedangkan percepatan bernilai negatif ketika benda bergerak diperlambat. Contoh gerak lurus berubah beraturan yang mudah kita jumpai di alam adalah peristiwa jatuh bebas, dimana sebuah benda jatuh dari atas ketinggian tertentu. Gerak tersebut adalah salah satu gerak dipercepat karena semakin lama benda akan bergerak semakin c epat. 2. Menjelaskan Besaran-Besaran Fisis dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan a. Perpindahan Gerak sangat berkaitan erat dengan benda yang berubah akan posisi dan letaknya. Oleh karena itu, di dalam gerak terdapat perpindahan benda dari tempat satu ke tempat yang lainnya. Perpindahan hanya bergantung pada posisi awal dan posisi akhir, dan tidak bergantung pada lintasan yang ditempuh oleh benda (Nugroho, 2009: 27).
Dalam modul fisika (2010), untuk menggambarkan suatu gerak dibutuhkan suatu sistem koordinat dengan titik pusat yang tetap. Perhatikan gambar di bawah ini.
Besaran x menyatakan posisi benda relatif terhadap titik tetap yang dipilih sebagai titik acuan atau titik pusat koordinat. Dalam Satuan Internasional (SI) besaran x memiliki satuan meter (m). Jika posisi awal dinyatan dengan xawal dan posisi akhir dinyatakan xakhir , maka dapat didefinisikan
perpindahan = ∆ x = xakhir - xawal b. Kecepatan Kecepatan (v) dapat diartikan sebagai laju perubahan posisi atau perubahan posisi per satuan waktu. Dengan satuan yang telah disepakati dalam SI adalah meter/detik atau m/s. Berkaitan dengan interval waktu dalam kecepatan, kita dapat mengenal istilah kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat. Dalam Tipler (1991: 24) kecepatan rata-rata adalah
perbandingan antara perpindahan ∆ x dengan selang waktu ∆ t. Sedangkan kecepatan sesaat adalah limit
rasio ∆ x/ ∆t jika ∆t mendekati
nol. vrata-rata = vsesaat =
lim
∆ ∆
∆
∆ →0 ∆
=
c. Percepatan Sama halnya seperti kecepatan, percepatan (a) juga memiliki istilah percepatan rata-rata dan percepatan sesaat. Percepatan umumnya didefinisikan sebagai perubahan kecepatan per satuan waktu. Dalam sistem SI percepatan memiliki satuan meter/detik 2 atau m/s2.
arata-rata = asesaat =
lim
∆ ∆
∆
∆ →0 ∆
=
3. Hubungan Besaran-Besaran Fisis dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan Hubungan antara besaran-besaran pada GLBB atau gerak lurus percepatan konstan dapat dinyatakan dalam grafik di bawah, yakni antara grafik x terhadap t , v terhadap t , dan a terhadap t . Kurva v terhadap t diperoleh dengan mengambil nilai gradien garis singgung pada setiap t dari kurva x terhadap t . Demikian pula Kurva a terhadap t diperoleh dengan mengambil nilai gradien garis singgung pada setiap t dari kurva v terhadap t .
4. Jenis dan Penerapan Gerak Lurus Berubah Beraturan
Jenis-jenis Gerak Lurus Berubah Beraturan 1) Gerak Lurus Berubah Beraturan di percepat Gerak Lurus Berubah Beraturan dipercepat adalah gerak lurus yang kecepatannya semakin besar setiap waktu sebelum benda berhenti. Perhatikan gambar dibawah ini:
Gambar Seorang anak menaiki sepeda pada bidang miring Dari gambar diatas kita dapat mempresentasikan kecepatan benda terhadap waktu dan dan jarak terhadap waktu
Grafik hubungan v(m/s) terhadap t (s)
Grafik hubungan terhadap t(s)
s(m)
Secara matematis dirumuskan sebagai berikut : Keterangan: Vt = Kecepatan Akhir (m/s) V0 = Kecepatan Awal (m/s) S = Jarak (m) t = waktu (s) a = percepatan (m/s2) 2) GLBB diperlambat GLBB diperlambat adalah gerak lurus yang kecepatannya semakin kecil setiap waktu sebelum benda tersebut berhenti. Perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar mobil menaiki bidang miring dengan membawa beban
Dari gambar diatas kita dapat mempresentasikan hubungan kecepatan dengan waktu dan jarak dengan waktu
Grafik hubungan v(m/s) terhadap t(s)
Grafik hubungan terhadap t(s)
s(m)
Penerapan GLBB dalam kehidupan sehari-hari 1. Gerak Jatuh Bebas
Gerak jatuh bebas adalah gerak benda yang dilepaskan dengan atau tanpa kecepatan awal dari ketinggian tertentu di atas permukaan bumi, lantai, atau bidang acuan tertentu, dimana benda mengalami percepatan ke bawah akibat gaya gravitasi bumi, dan dalam perjalanannya benda diasumsikan tidak mengalami gesekan dengan udara. Gerak ini tidak lain
merupakan GLBB dengan percepatan: a = g ≈ 9,8 m/s 2 Bila dua batu yang berbeda beratnya dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari ketinggian yang sama dalam waktu yang sama, batu manakah yang sampai di tanah duluan? Peristiwa di atas dalam fisika disebut sebagai jatuh bebas, yakni gerak lurus berubah beraturan pada lintasan vertikal. Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (V0 = nol). Namun, pada beberapa percobaan sering kali V0 = 0,tetapicenderung V0 diabaikan. Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat.
Gambar Dua batu yang dijatuhkan dari ketinggian yang sama dan dalam waktu yang sama. Percepatan yang dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan gravitasi bumi . Pada jatuh bebas ketiga persamaan GLBB dipercepat yang kita bicarakan pada kegiatan sebelumnya tetap berlaku, hanya saja V0 kita hilangkan dari persamaan karena harganya nol dan lambang s pada persamaan-persamaan tersebut kita ganti dengan h yang menyatakan ketinggian dan a kita ganti dengan g. Gambar Benda jatuh bebas mengalami percepatan yang besarnya sama dengan erce atan ravitasi. Jadi, ketiga persamaan itu sekarang adalah: Persamaan-persamaan jatuh bebas
Keterangan:
g = percepatan gravitasi (m/s2) h = ketinggian benda (m) t
= waktu (s)
vt = kecepatan pada saat t (m/s)
Perhatikan persamaan jatuh bebas yang kedua.
Bila ruas kiri dan kanan sama-sama kita kalikan dengan 2, kita dapatkan:
atau
sehingga, Persamaan waktu jatuh benda jatuh bebas
Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda bebas hanya dipengaruhi oleh dua faktor yaitu h = ketinggian dan g = percepatan gravitasi bumi. Jadi berat dan besaran-besaran lain tidak mempengaruhi waktu jatuh. Artinya meskipun berbeda beratnya, dua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama di tempat yang sama akan jatuh dalam waktu yang bersamaan. Dalam kehidupan kita sehari-hari mungkin kejadiannya lain. Benda yang berbeda beratnya, akan jatuh dalam waktu yang tidak bersamaan. Hal ini dapat terjadi karena adanya gesekan udara. Percobaan di dalam tabung hampa udara membuktikan bahwa sehelai bulu ayam dan satu buah koin jatuh dalam waktu bersamaan.
Gambar Bulu ayam dan koin (a) di udara (b) diruang hampa udara.
Contoh soal : Seekor monyet menjatuhkan buah durian dari pohonnya (g = 10 m/s2). Dari ketinggian berapa buah itu dijatuhkan bila dalam 1,5 s buah itu sampai di tanah? Berapa kecepatan durian itu, 1 s sejak dijatuhkan? Penyelesaian: Diketahui : t = 1,5 s g = 10 m/s2 Ditanya : a) h = ?
b) vt pada saat
t = 2s
Jawab : a) Kita gunakan persamaan kedua jatuh bebas untuk menghitung ketinggian. Jadi, h = 1/2 g.t 2 = 1/2 . 9,8 (1,5) 2 = 4,9 (2,25) = 11,025 meter b). Kita gunakan persamaan pertama untuk menghitung kecepatan. Jadi, Vt = g.t = 9,8. 2 = 19,6 m/s
2. Gerak Vertikal Ke Atas Selama bola bergerak ke atas, gerakan bola melawan gaya gravitasi yang menariknya ke bumi. Akhirnya bola bergerak diperlambat. Dan setelah mencapai ketinggian tertentu yang disebut tinggi maksimum, bola tak dapat naik lagi. Pada saat ini kecepatan bola nol. Oleh karena tarikan gaya gravitasi bumi tak pernah berhenti bekerja pada bola, menyebabkan bola bergerak turun. Pada saat ini bola mengalami jatuh bebas, bergerak turun dipercepat.
Gambar Bola dilemparkan vertikal ke atas.
Jadi bola mengalami dua fase gerakan. Saat bergerak ke atas bola bergerak GLBB diperlambat (a = g) dengan kecepatan awal tertentu lalu setelah mencapai tinggi maksimum bola jatuh bebas yang merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol. Pada saat benda bergerak naik berlaku persamaan :
Sedangkan pada saat jatuh bebas berlaku persamaan-persamaan gerak j atuh bebas. ContohSoal : Berapa kecepatan awal minimum yang dibutuhkan oleh sebuah roket agar dapat mencapai ketinggian 200 m?
Penyelesaian: Vt =V02- 2gh 0 =V02 - 2 .9,8 .200 V02= 3920 V0= 62,61 m/s
3. Gerak Vertikal Ke Bawah Berbeda dengan jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah yang dimaksudkan adalah gerak benda-benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu. Jadi seperti gerak vertikal ke atas hanya saja arahnya ke bawah. Sehingga persamaan persamaannya sama dengan persamaan persamaan pada gerak vertikal ke atas, kecuali tanda negatif pada persamaan persamaan gerak vertikal ke atas diganti dengan tanda positif. Sebab gerak vertikal ke bawah adalah GLBB yang dipercepat dengan percepatan yang sama untuk setiap benda yakni g . Jadi,
L. REFERENSI Tipler, Paul.A. (1991). Fisika untuk Sains dan Teknik . Jakarta: Erlangga Training Center Olimpiade Internasional. (2010). Modul Fisika (gerak). IJSO Nugroho, Djoko. (2009). Fisika untuk SMA/MA kelas X. Jakarta: Erlangga Gunawan, Setia. (). KinematikaGerakLurus. file:///C:/Users/User/Downloads/Kinematika_Gerak_Lurus.pdf. [online]. [13 September 2017]