Gaya Sentripetal

gaya yang menyebabkan gerak di jalur yang melengkung disebut gaya sentripetal. Gerak melingkar beraturan adalah contoh dari gaya sentripetal. Hal ini dapat dilihat dalam orbit bulan mengelilingi bumi, tegangan pada tali dalam permainan tali bola, atau roller coaster.

Gaya sentripetal pada tali

Persamaan untuk gaya sentripetal adalah sebagai berikut:
F_s = mv² / r,
di mana:
F_s = sentripetal kekuatan,
m = massa,
v = kecepatan,
dan r = jari-jari lintasan gerak.
Melihat kembali ke atom di Newton Hukum Kedua (Percepatan), kita dapat melihat bahwa percepatan sentripetal adalah:
a_s = v² / r.
Kita juga tahu bahwa persamaan untuk gaya adalah: F = m. a. Dari sini, kita bisa mengetahui bahwa persamaan untuk gaya sentripetal adalah:
F_s = mv² / r,
di mana:
F_s = Gaya sentripetal
m = massa,
v = kecepatan,
dan r = jari-jari lintasan gerak.
Gaya sentripetal juga dapat dinyatakan dalam hal kecepatan sudut. Kecepatan sudut adalah ukuran dari seberapa cepat suatu benda melintasi jalur melingkar. Sebagai objek perjalanan jalan, ia menyapu busur yang dapat diukur dalam derajat atau radian. Persamaan untuk gaya sentripetal menggunakan kecepatan sudut adalah:
F_s = mrω²
dimana:
F_s = Gaya sentripetal ,
m = massa,
ω = kecepatan sudut
dan r = jari-jari lintasan gerak.

GLB

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan kecepatan tetap. Untuk lebih memahaminya, amati grafik berikut!

Tampak dari grafik pada gambar, kecepatan benda sama dari waktu ke waktu yakni 5 m/s.

Anda dapat menghitung jarak yang ditempuh oleh benda dengan cara menghitung luas daerah di bawah kurva bila diketahui grafik (v-t).Tentu saja satuan jarak adalah satuan panjang, bukan satuan luas. Berdasarkan gambar di atas, jarak yang ditempuh benda = 15 m. Cara lain menghitung jarak tempuh adalah dengan menggunakan persamaan GLB. Telah Anda ketahui bahwa kecepatan pada GLB dirumuskan: 

Dari rumus di atas diperoleh hubungan :

berdasarkan grafik di atas kecepatan benda (v ) = 5 m/s, sedangkan waktu (t ) = 3 s, sehingga jarak(s)

s = v . t

s = 5 x 3 = 15 m

Di samping grafik v - t di atas, pada gerak lurus terdapat juga grafik s-t, yakni grafik yang menyatakan hubungan antara jarak tempuh (s) dan waktu tempuh (t) seperti pada gambar di bawah.

Perhatikan gambar di atas...perubahan jarak benda per satuan waktunya sama, hal ini terjadi karena kecepatan benda selalu sama....dengan rumus V = s/t untuk semua waktu dalam grafik diperoleh kecepatan yang sama yakni V = 2 m/s.

Pada grafik tersebut terlihat bahwa pada saat t = 0 s, maka s = 0. Artinya, pada mulanya benda diam, baru kemudian bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Padahal dapat saja terjadi bahwa saat awal kita amati benda sudah dalam keadaan bergerak, sehingga benda telah memiliki posisi awal (So). coba perhatikan grafik GLB antara s-t berikut ini :

maka kecepatan gerak tidak bisa kita cari langsung dengan V = s/t, namun dicari dengan kecepatan rata-rata :

kemudian jarak tempuhnya :

saat detik ke 5 telah bergerak sejauh s = 4 + 1.5 = 9 m
hasil yang didapat sesuai dengan keterangan pada grafik. : )

jadi untuk waktu yang tidak tertera pada grafik pun dapat kita cari, misalnya jarak yang ditermpuh pada detik ke 6 berarti :

s = 4 + 1.6 = 10 m

GLBB

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Pengertian GLBB sangatlah beragam. Tergantung sumber dan pemikiran masing-masing orang. Berikut adalah beberapa pengertian GLBB menurut beberapa sumber:

• Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik (sumber: id.wikipedia.org).
• Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= –) (sumber: bebas.xlsm.org).
• GLBB adalah gerak suatu benda pada lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Maksud dari percepatan tetap yaitu percepatan percepatan yang besar dan arahnya tetap (sumber: sidikpurnomo.net).

Jadi, gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan lintasan garis lurus dan memiliki kecepatan setiap saat berubah dengan teratur.

Pada gerak lurus berubah beraturan gerak benda dapat mengalami percepatan atau perlambatan. Gerak benda yang mengalami percepatan disebut gerak lurus berubah beraturan dipercepat, sedangkan gerak yang mengalami perlambatan disebut gerak lurus berubah beraturan diperlambat.
Benda yang bergerak semakin lama semakin cepat dikatakan benda tersebut mengalami percepatan.
Suatu benda melakukan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) jika percepatannya selalu konstan. Percepatan merupakan besaran vektor (besaran yang mempunyai besar dan arah). Percepatan konstan berarti besar dan arah percepatan selalu konstan setiap saat. Walaupun besar percepatan suatu benda selalu konstan tetapi jika arah percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan. Demikian juga sebaliknya jika arah percepatan suatu benda selalu konstan tetapi besar percepatan selalu berubah maka percepatan benda tidak konstan.
Karena arah percepatan benda selalu konstan maka benda pasti bergerak pada lintasan lurus. Arah percepatan konstan = arah kecepatan konstan = arah gerakan benda konstan = arah gerakan benda tidak berubah = benda bergerak lurus.Besar percepatan konstan bisa berarti kelajuan bertambah secara konstan atau kelajuan berkurang secara konstan. Ketika kelajuan benda berkurang secara konstan, kadang kita menyebutnya sebagai perlambatan konstan. Untuk gerakan satu dimensi (gerakan pada lintasan lurus), kata percepatan digunakan ketika arah kecepatan = arah percepatan, sedangkan kata perlambatan digunakan ketika arah kecepatan dan percepatan berlawanan.
Grafik kecepatan terhadap waktunya adalah seperti gambar di bawah ini.

Grafik menunjukkan gerak lurus berubah beraturan karena garis pada grafik lurus yang menunjukkan bahwa percepatannya tetap.

Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Rumus GLBB ada 3, yaitu:

Keterangan:

Vt = kecepatan akhir atau kecepatan setelah t sekon (m/s)

V0 = kecepatan awal (m/s)

a = percepatan (m/s2)

t = selang waktu (s)

s = jarak tempuh (m)

Hubungan GLBB dengan Matematika

Kita bisa menghitung jarak tempuh yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan dengan rumus luas matematika. Seperti pada contoh gambar dibawah ini:

Sebuah titik partikel melakukan gerak dengan grafik hubungan kecepatan (v) terhadap
waktu (t) seperti terlihat pada gambar di samping. Berapakah jarak yang ditempuh titik partikel selama 8 sekon tersebut?

 

Jawab:

Cara Saya:
s = luas I + luas II + luas III
s = (¹⁄₂ . 4 . 10) + (2 . 10) + (¹⁄₂ . 2 . 10)
s = 20 + 20 + 10 = 50 m
Nah, jauh lebih simple dan cepat, kan? :)

Contoh GLBB

Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak benda yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa kecepatan awal di sekitar bumi. Gerak jatuh bebas dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Benda-benda yang jatuh bebas. Rumus ini akurat saat benda dijatuhkan di ruang hampa.

Keterangan:

vt = kecepatan saat t sekon (m/s)

g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s2)

h = jarak yang ditempuh benda (m)

t = selang waktu (s)

Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak Vertikal ke bawah adalah gerak suatu benda yang dilemparkan vertikal ke bawah dengan kecepatan awal dan dipengaruhi oleh percepatan. Rumus-rumus gerak vertikal ke bawah adalah sebagai berikut.

Keterangan:

h = jarak/perpindahan (m)

v0 = kecepatan awal (m/s)

vt = kecepatan setelah t (m/s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

t = selang waktu (s)

Gerak Vertikal ke Atas

Gerak vertikal ke atas adalah gerak suatu benda yang dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu (v₀) dan percepatan g saat kembali turun. Rumus gerak vertikal ke atas adalah sebagai berikut.



Di titik tertinggi benda, kecepatan benda adalah nol. Persamaan yang berlaku di titik tertinggi adalah sebagai berikut.

Keterangan:

tnaik = selang waktu dari titik pelemparn hingga mencapai titik tertinggi (s)

v0 = kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi (9,8 m/s2)

hmaks = jarak yang ditempuh hingga titik tertinggi (m)

Saat mulai turun, persamaannya sama seperti gerak jatuh bebas. Rumusnya adalah:

Jadi, dapat disimpulkan bahwa waktu saat naik sama dengan waktu saat turun.

Jarak Dan Perpindahan

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. 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.

Jarak dan Perpindahan

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

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.

Contoh lain, ada seorang pejalan kaki bergerak ke utara sejauh 3 km, kemudian berbelok ke timur sejauh 4 km, lalu berhenti. Berapa jarak yang ditempuh siswa tersebut? Berapa pula perpindahannya?

Jarak yang ditempuh siswa tersebut berarti keseluruhan lintasan yang ditempuh yaitu 3 km + 4 km = 7 km, sedangkan perpindahannya sepanjang garis putus-putus pada Gambar, yaitu 5 km (menggunakan phytagoras).

Dengan demikian, jarak didefinisikan sebagai panjang seluruh lintasan yang ditempuh. Perpindahan merupakan jarak dan arah dari kedudukan awal ke kedudukan akhir atau selisih kedudukan akhir dengan kedudukan awal. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor