MATERI POKOK
MATA PELAJARAN FISIKA-1
Penyusun Nuzi eryanto, S.Pd
Program pasca sarjana Universitas Negeri makasar 2016
TUJUAN UMUM PEMBELAJARAN A. Standar Kompetensi Menerapkan konsep dan prinsip dasar kinematika dan dinamika benda titik B. Kompetensi Dasar 1.
Menganalisis besaran fisika pada gerak dengan kecepatan dan percepatan konstan ( tetap )
KEMAMPUAN PRASARAT Bila suatu benda berpindah kedudukannya terhadap titik acuan maka dikatakan benda tersebut telah bergerak. Titik acuan memiliki peranan yang amat penting dalam pembahasan tentang gerak. Karena dari titik acuan inilah perhitungan tentang gerak dimulai. Berdasarkan titik acuan, gerak suatu benda dapat memiliki kecepatan yang berbeda-beda, bahkan suatu benda yang bergerak bisa dikatakan tidak baergerak atau diam. Contohnya, jika kita naik bus kemudian bus meninggalkan terminal, Kita dikatakan bergerak bila titik acuannya terminal karena jarak kita dengan terminal berubah. Tetapi kita dikatakan tidak bergerak jika titik acuannya sopir bus, karena jarak kita dengan sopir tidak mengalami perubahan. Jadi gerak suatu benda bersifat reatif, tergantung titik aduan yang digunakan. PRETES Kerjakan dengan singkat dan jelas. 1.
Apa perbedaan jarak dan perpindahan.
2.
Apa perbedaan kelajuan dan kecepatan.
3.
Apa perbedaan kecepatan rata-rata dengan kecepatan sesaat
TUJUAN KHUSUS PEMBELAJARAN Setelah pembelajaran selesai siswa dapat:
1.
Membedakan gerak lurus dengankecepatan konstan dan gerak lurus dengan percepatan kostan.
2.
Melakukan percobaan gerak lurus beraturan ( GLB ) dengan menggunakan kereta atau mobil mainan
3.
Melakukan percobaan gerak lurus berubah beraturan ( GLBB ) dengan menggunakan kereta dinamik
4.
Menganalisis besaran-besaran dalamgerak lurus berubah beraturan ( GLBB ) dan gerak jatuh bebas ( GJB )
KEGIATAN BELAJAR GERAK LURUS A. Kecepatan dan Percepatan 1. Kecepatan. Bila suatui benda berpindah kedudukannya terhadap titik acuan maka dilatakan benda tersebut telah bergerak. Titik acuan memiliki peranan yang amat penting dalam pembahasan tentang gerak. Karena dari titik acuan inilah perhitungan tentang gerak dimulai. Berdasarkan titik acuan, gerak suatu benda dapat memiliki kecepatan yang berbeda-beda, bahkan suatu benda yang bergerak bisa dikatakan tidak baergerak atau diam. Contohnya, jika kita naik bus kemudian bus meninggalkan terminal, Kita dikatakan bergerak bila titik acuannya terminal karena jarak kita dengan terminal berubah. Tetapi kita dikatakan tidak bergerak jika titik acuannya sopir bus, karena jarak kita dengan sopir tidak mengalami perubahan. Jadi gerak suatu benda bersifat reatif, tergantung titik aduan yang digunakan. Lintasan benda yang bergrerak bisa bermacam-macam, lintasan ini juga menentukan jenis gerak yang dialami benda. Jika lintasan benda berupa lingkaran maka benda telah mengalami gerak melingkar. Jika lintasannya berupa parabola, maka benda telah mengalami gerak parabola, Demikian juga bila lintasannya berupa garis lurus, maka dikatakan benda tersebut telah mengalami gerak lurus. . Jika benda bergerak maka akan memiliki kecepatan. Tetapi perlu diiperhatikan bahwa kecepatan berbeda dengan kelajuan, walau di dalam kehidupan sehari-hari dianggap sama. Di dalam fisika kaecepatan merupakan besaran vector yang nilainya merupakan hasil perbandingan antara jarak perpindahan dengan waktu tempuh. Sedangkan kelajuan adalah
besaran sekalar yang nilainya merupakan hasil perbandingan antara panjang lintasan yang ditempuh dengan waktu tempuh.
C
Misalkan, sebuah mobil dari kota A ke kota B dengan waktu tempuh t dan
dengan lintasan seperti pada
gambar. B
A
Dari penjelasan diatas dapat dipahami bahwa kecepatan dari suatu benda merupakan jarak perpindahan tiap satu satuan waktu dan arahnya sama dengan arah perpindahan benda. Besarnya kecepatan dapat dirumuskan sebagai berikut:
v Keterangan
s t
: v = kecepatan (m/s) s = jarak perpindahan (m) t = waktu tempuh (s)
2. Percepatan. Dalam kehidupan sehari-hari sangat sulit menemukan suatu benda bergerak dengan kecepatan konstan. Kecepatan benda bisa jadi bertambah atau berkurang. Perubahan kecepatan tiap satu satuan waktu yang dialami benda disebut percepatan dan dapat dirumuskan sebagai berikut:
a Keterangan
:a
v t
= percepatan (m/s2)
Δv = perubahan kecepatan (m/s) Δt = selang waktu (s) B. Gerak Lurus Beraturan (GLB) Benda yang bergerak dengan lintasan berupa garis lurus dan kecepatannya tetap/konstan maka benda tersebut dikatakan melakukan gerak lurus beraturan (GLB). Jadi dengan demikian, kecepatan benda pada setiap saat adalah sama besar, dengan demikian pada gerakannya tidak memiliki percepatan ( a = 0). Grafik hubungan antara v dan t : Jarak yang ditempuh benda sama dengan
V (m/s)
luas daerah grafik, yaitu: s = v.t
v
Keterangan: s = jarak tempuh (m) t
t (s)
v = kecepatan benda (m/s) t = waktu tempuh (s)
C. Gerak Lurus Berubah Beraturan. Suatu benda dikatakan melakukan gerak lurus berubah beraturan jika lintasannya berupa garis lurus dan kecepatannya berubah secara teratur. Perubahan kecepatan ini bisa bertambah besar maupun semakin lambat. Bila kecepatannya bertambah maka percepatannya
bernilai
positif,
percepatannya bernilai negatif.
sebaliknya
bila
kecepatannya
berkurang
maka
Grafik hubungan v dan t v (m/s)
v (m/s)
vt vt – v0 vo
vo vt – v0 vt
t
t (s)
GLBB dipercepat
t GLBB diperlambat
t (s)
Kecepatan benda pada saat t dapat kita cari berdasarkan persamaan percepatan yang sudah dibahas di atas, yaitu:
v t vt v 0 a t t0 a
vt v 0 t atau : vt v 0 a.t a
Keterangan:
vt = kecaepatan benda pada saat t (m/s) v0 = kecepatan awal benda (m/s) a = percepatan yang dialami benda (m/s2 t = lama waktu benda bergerak (s)
Jarak yang ditempuh benda yang bergerak lurus berubah beraturan sama dengan luas daerah grafik, yaitu:
1 st v0 .t (vt v0 ).t 2 1 v v0 2 st v0 .t ( t )t 2 t 1 st v0 .t at 2 2
Keterangan:
st = jarak yang ditempuh pada saat t (m) v0 = kecepatan awal benda (m/s) vt = kaecepatan benda pada saat t (m/s) a = percepatan yang dialami benda (m/s2) t
= waktu tempuh (s)
Hubungan antara jarak perpindahan, kecepatan dan percepatan. Dari pembahasan sebelumnya kita ketahui bahwa persamaan kecepatan pada saat t adalah:
vt v0 at , atau : t
vt v 0 t
Dari persamaan ini kita masukkan ke dalam persamaan jarak tempuh:
1 2 at 2 v v0 1 v v0 2 s v0 ( t ) a( t ) a 2 a v .v v02 1 vt2 2vt .v0 v02 s t 0 a( ) a 2 a2 vt .v0 v02 vt2 vt .v0 v02 s a a 2a a 2a 2 2 v v s t 0 2a 2a v 2 v02 s t 2a s v0 .t
D. Gerak Vertical.
Gerak vertical yang dimaksud dalam pembahasan ini adalah gerak benda-benda yang ada di permukaan bumi dan arahnya tegak lurus terhadap permukaan bumi.Semua benda yang mengalami gerak vertical selalu memiliki percepatan yang disebut percepatan gravitasi (g). Percepatan yang dialami benda tidak tergantung pada massa benda tetapi tergantung pada tempat dimana kejadian itu berada. Di daerah kutub misalnya, memiliki percepatan gravitasi yang lebih besar dari pada di daerah katulustiwa. Jadi dengan demikian, bila kita menjatuhkan sebuah kelereng dan bola golf secara bersamaan dari ketinggian yang sama maka akan samapai di tanah dalam waktu yang sama pula. Gerak vertikal termasuk gerak lurus berubah beraturan, karena lintasannya berupa garis lurus dan kecepatannya berubah secara teratur. Benda yang bergerak vertikal ke abawh kecepatannya bertambah besar, sedangkan benda yang bergerak vertikal ke atas kecepattanya selalu berkurang. Sebagaimana gerak lurus berubah beraturan pada umumnya, bila kecepatannya bertambah maka percepatannya bernilai positif (g) dan jika kecepatannya berkurang maka percepatannya bernilai negative (-g).. 1. Gerak vertikal ke atas. Benda yang bergerak vertikal ke atas kecepatannya berkurang secara teratur karena gerakannya berlawanan arah dengan arah percepatan gravitasi. Akibatnya, pada saat benda mencapai ketinggian maksimum kecepatannya berubah menjadi 0 (vt = 0) dan selanjutnya benda akan berbalik arah ke bawah. Benda yang bergerak vertikal keatas seperti halnya gerak lurus berubah beraturan diperlambat, sehingga persamaan yang berlaku dapat ditirunkan dari persamaan gerak lurus berubah beraturan diperlambat juga.. vt = 0
Kecepatan benda setelah t (vt): vt = v0 + a.t vt = v0 + (-g).t Ketinggian benda setelah t (h):
hma
st = v0.t + ½ at2
x
v0
h = v0.t + ½ (-g)t2
vt = v0 – g.t h = v0.t – ½ gt2
Pada saat mencapai ketinggian maksimum(hmax) kecepatan benda (vt) = 0, maka: - Waktu untuk mencapai tinggi maksimum (tmax):
vt v0 gt 0 v0 gt atau : t max
v0 g
- Tinggi maksimum yang dicapai benda (hmax):
h v0 .t
1 2 gt 2
1 2 gt max 2 v 1 v v0 . 0 g ( 0 ) 2 g 2 g
hmax v0 .t max hmax hmax
v02 1 v02 ( ) g 2 g
hmax
v02 2g
2. Gerak vertikal ke bawah. Benda yang mengalami gerak vertikal ke bawah kecepatannya akan bertambah secara teratur, karena arah gerakan benda searah dengan arah percepatan gravitasi. Pada keadaan khusus, dimana benda dijatuhakan tanpa kecepatan awal (v0 = 0) dikatakan benda mengalami gerak jatuh bebas.
Gerak vertikal he bawaj seperti halnya gerak lurus berubah beraturan dipercepat, sehingga persamaan yang berlaku dapat diturunkan dari gerak lurus berubah beraturan dipercepat juga.
Benda dilempar vertikal ke bwah. v0 h
Kecepatan benda setelah t (vt): vt = v0 + at vt = v0 + gt Panjang lintasan yang ditempuh benda setelah t (h): st = v0.t + ½ at2 h = v0.t + ½ gt2
Untuk benda yang mengalami gerak jatuh bebas (v0 = 0), maka persmaan di atas akan menadi seperti di bawah ini. Kecepatan benda setelah t : vt = gt
Panjang lintasan yang ditempuh setelah t: h = ½ gt2
3.Gerak jatuh bebas Gerak jatuh bebas adalah gerak sebuah benda yang jatuh dari suatu ketinggian tertentu dengan tanpa adanya gaya dorong atau tanpa kecepatan awal. Persamaan rumus gerak jatuh bebas:
vt g t g t2 h 2 2 vt 2 g h dimana :
g
= gravitasi bumi (9,8 m/s2 atau 10 m/s2)
h
= ketinggian (m)
t
= waktu (s)
vt = kecepatan pada waktu t (m/s)
