blogger cintia: mekanika

1. Pengertian Mekanika

Mekanika adalah cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan gerak dan gaya.

2. Pengertian Gerak

Gerak dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:

a) Gerak bersifat relatif, artinya tergantung pada titik acuan yang digunakan. Contohnya adalah pada saat kita berjalan menjauhi meja dengan membawa buku diatas kepala. Jika kita semula berdiri di dekat meja dan berubah kedudukannya menjadi jauh dari meja tersebut, maka dapat dikatakan bahwa kita dan buku diatas kepala itu bergerak terhadap meja sebagai titik acuan. Akan tetapi, jika kita menetapkan kepala kita sebagai titik acuan, maka buku itu tidak dianggap bergerak.

b) Gerak Semu, terjadi pada benda yang sebenarnya diam tetapi tampak seolah-olah bergerak. Contohnya adalah pada saat mobil sedang bergerak, kemudian menengok ke luar jendela mobil, benda-benda seperti pohon dan rambu-rambu lalu lintas yang berada di depan mobil seolah-olah bergerak mendekat, kemudian melintas dan akhirnya menjauh ke belakang mobil. Padahal kitalah yang bergerak melewati pohon. Adapun contoh lainnya adalah matahari yang seolah-olah bergerak dari timur ke barat padahal sebenarnya matahari diam, tetapi bumilah yang berotasi dengan arah dari barat ke timur.

Dari penjelasan-penjelasan diatas dapat disimpulkan :

“Sebuah benda dikatakan bergerak apabila edudukan benda tersebut berubah terhadap benda lain yang dijadikan titik acuan”.

3. Gerak Lurus, jarak dan perpindahan

Setiap benda yang brgerak menghasilkan suatu lintasan tertentu. Lintasan tersebut dapat berupa garis lurus dan garis lengkung. Gerak yang menghasilkan lintasan berupa garis lurus disebut gerak lurus. Misalnya gerak rotasi bumi, gerak jatuh buah apel, dll.

Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda tanpa melihat arahnya, sehingga jarak termasuk besaran scalar.

Perpindahan merupakan perubahan posisi benda dihitung dari posisi semula dengan melihat arah perpindahannya, sehingga perpindahan termasuk besaran vector. Jadi, perpindahan bernilai positif jika arahnya ke kanan dan negative jika ke kiri.

Gerak lurus dibedakan menjadi 2 macam. Perbedaan itu berdasarkan pada apakah kecepatannya berubah-ubah ataukah tetap.

4. Kelajuan dan Kecepatan

Kelajuan menyatakan seberapa jauh suatu benda berpindah dalam selang waktu tertentu, atau dengan kata lain kelajuan merupakan jarak yang ditempuh dibagi waktu tempuh.

Oleh karena jarak tempuh merupakan besaran scalar, maka kelajuan juga merupakan besaran scalar.

Kelajuan dirumuskan sebagai berikut.

v =

Keterangan:

s = jarak tempuh (m)

t = selang waktu (s)

v = kelajuan (m/s)

Adapun kecepatan digunakan untuk menyatakan besar (nilai) seberapa cepat sebuah benda bergerak dan kemana arahnya. Oleh karena itu kecepatan merupakan besaran vector dan dan didefinisikan sebagai perpindahan suatu benda dalam selang waktu tertentu. Kecepatan dirumuskan dalam persamaan berikut.

Keterangan:

= kecepatan (m/s)

= perpindahan (m)

= selang waktu (s)

a) Kelajuan Rata-rata dan Kecepatan Rata-rata

Kelajuan rata-rata di definisikan sebagai hasil bagi antara jarak total yang ditempuh benda dengan selang waktunya dan dapat ditulis:

Kelajuan rata-rata =

Adapun kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi antara perpindahan dengan selang waktu. Kecepatan rata-rata merupakan besaran vector (memiliki besar dan arah), karena perpindahan termasuk besaran vector.

v =

keterangan:

= perpindahan (m)

= selang waktu (s)

v = kecepatan rata-rata (m/s)

b) Kelajuan / Kecepatan sesaat

Kelajuan / kecepatan sesaat didefinisikan sebagai harga limit dari kecepatan rata-rata pada suatu saat. Secara sistematis ditulis:

v =

Keterangan:

= perpindahan yang sangat kecil (m)

= selang waktu yang sangat kecil (s)

v = kecepatan sesaat (m/s)

5. Percepatan

Percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan dalam selang waktu terntentu. Secara matematis, percepatan dapat dirumuskan dalam persamaan:

Keterangan:

= percepatan (m/s²)

= V_t – V₀= kecepatan akhir – kecepatan awal

= perubahan kecepatan (m/s²)

a) Percepatan rata-rata (

)

Percepatan rata-rata didefinisikan sebagai hasil bagi antara perubahan kecepatan benda dengan selang waktu berlangsungnya perubahan kecepatan tersebut. Secara umum dapat dirumuskan:

Keterangan:

= perubahan kecepatan (m/s)

= selang waktu (s)

= percepatan rata-rata (m/s²)

b) Percepatan Sesaat (a)

Percepatan sesaat didefinisikan sebagai perubahan kecepatan yang berlangsung dalam waktu singkat. Besarnya percepatan sesaat dapat diketahui dengan menggunakan persamaan berikut.

Keterangan:

= perubahan kecepatan yang sangat kecil (m/s)

= selang waktu yang sangat kecil (s)

= percepatan sesaat (m/s²)

A. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap artinya baik besar maupun arahnya tetap. Kecepatan tetap yaitu benda menempuh jarak yang sama untuk selang waktu yang sama. Misalnya sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 75 km/jam atau 1,25 km/menit, berarti setiap menit mobil itu menempuh jarak 1,25 km. Karena kecepatan benda tetap, maka kata kecepatan pada gerak lurus beraturan dapat diganti dengan kata kelajuan. Dengan demikian, dapat juga kita definisikan, gerak lurus beraturan sebagai gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kelajuan tetap.

Untuk mengetahui bahwa benda itu bergerak luhur beraturan atau tidak, kita dapat melihat hasil ketikan alat ticker timer. Hasil ketikan ticker timer untuk benda yang bergerak lurus beraturan adalah jarak antar titik sama.

. . . . . . . . . . . . .

. . .

Hasil pencatatan ticker timer

Pada gerak lurus beraturan (GLB) berlaku rumus:

Grafik Gerak Lurus Beraturan (GLB)

(s) (v)

(t) (t)

Grafik Jarak – waktu Grafik kecepatan – waktu

Contoh GLB adalah kereta melaju dengan kecepatan yang sama di jalur rel yang lurus, mobil dijalan tol dengan kecepatan tetap stabil didalam perjalanannya.

B. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dan kecepatannya berubah secara teratur. Perubahan kecepatan tiap waktu yang diperlukan untuk berubah disebut percepatan. Secara sistematis, percepatan dirumuskan:

Percepatan =

Percepatan yang dialami benda bisa bentanda positif (dipercepat) yaitu benda yang bergerak lurus dengan kecepatan bertambah secara teratur, ataupun bertanda negatif (diperlambat) yaitu benda yang bergerak lurus dengan kecepatan berkurang secara teratur.

Persamaan-persamaan pada gerak lurus berubah beraturan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan: v_o = kecepatan awal (m/s)

= percepatan (m/s2)

s₀ = jarak awal (m)

v_t = kecepatan akhir (m/s)

s_t = jarak akhir (m)

t = selang waktu (s)

Grafik hubungan antara jarak, kecepatan, percepatan, dan waktu pada gerak lurus berubah beraturan.

1. Grafik kecepatan terhadap waktu (v - t)

(v) (v)

(v₀)

(t) (t)

dipercepat diperlambat

2. Grafik jarak terhadap waktu (s - t)

(s) (s)

(t) (t)

dipercepat diperlambat

C. Gerak Vertikal

Suatu benda yang bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) dengan arah vertikal (tegak), maka benda tersebut melakukan gerak vertikal. Ada 3 jenis gerak vertikal yaitu :

1) Gerak vertikal ke bawah

Gerak vertikal ke bawah adalah gerak sebuah benda yang dilempar dari ketinggian tertentu dengan kecepatan awal (v₀

0). Oleh karena gerak vertikal termasuk GLBB, maka persamaan-persamaan pada GLBB berlaku pada gerak vertikal, tetapi percepatan (

) berubah menjadi percepatan gravitasi (g) dan jarak (s) menjadi ketinggian (h), sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut.

v_t = v₀ + g .t Keterangan:

h = h₀ + v₀ .t +

g .t² g = percepatan gravitasi (m/s²)

v_t² = v₀²+ 2gh h = ketinggian akhir benda (m)

h₀ = ketinggian awal benda (m)

2) Gerak vertikal ke atas

Gerak vertikal ke atas adalah gerak sebuah benda yang dilempar atau ditembakkan dari bawah menuju ketinggian tertentu. Kecepatan gerak tersebut semakin lama akan semakin berkurang, sehingga pada ketinggian maksimum (titik tertinggi) kecepatan benda itu adalah nol. Pada keadaan ini, benda akan berhenti lalu jatuh bebas ke bawah.

Pada gerak vertical ke atas, prinsipnya sama dengan GLBB hanya saja nilai g adalah negative karena g yang memperlambat gerak benda.