Fisika

FISIKA KELAS X

BAB III

GERAK

Advance Organizer

Dapatkah kamu mengendarai sepeda sambil memperhatikan kecepatan

sepedamu? Tentunya sangat sukar kamu lakukan karena sepeda tidak

dilengkapi dengan speedometer sebagai alat pengukur kecepatan. Lalu

bagaimana agar kamu tetap dapat mengetahui kecepatan sepeda yang kau

kendarai. Kamu harus membagi jarak yang kau tempuh selama bersepeda

dengan waktu tempuhnya. Hasil itulah yang dinamakan kecepatan rata-rata

sepedamu. Kamu bersepeda berarti melakukan gerak. Dalam fisika gerak

bersepeda itu dinamakan gerak lurus. Ada pula gerak lainnya misalnya gerak

parabola, seperti gerak bola yang ditendang melambung. Pada bab gerak ini

kamu akan memperdalam gerak sebagai ilmu kinematika, yaitu mempelajari

gerak tanpa memperhatikan gayanya.

85

Peta Konsep Bab 3

86

GERAK MELINGKAR

G L B

GVB

GERAK VERTIKAL

GERAK

GERAK LURUS

GLBB GERAK PARABOLA

GVA

GJB

GERAK

LENGKUNG

Kata Kunci (Key-words)

· Analisa Grafik

· Gerak Lurus

· Gerak Lurus Beraturan

· Gerak Lurus Berubah Beraturan

· Gerak Parabola

· Gradien Kemiringan Grafik

· Jarak

· Kecepatan Rata-rata

· Kecepatan sesaat

· Percepatan

· Perpindahan

Daftar Konstanta

Cepat rambat cahaya c 3,00 x 108 m/s

Konstanta Coulomb k 8,99 x 109 N.m2/C2

Konstanta gas umum R 8,314 J/K.mol

Konstanta gravitasi umum G 6,67 x 10-11 N.m/kg2

Muatan elektron e 1,60 x 10-19 C

Massa elektron m 9,1 x 10-31 kg

87

BAB III

GERAK

Seorang pembalap Formula Satu harus melajukan mobilnya dengan

kecepatan tinggi agar dapat menang dalam pertandingan Grand Pix

Mobil Formula One. Mobil balap dapat bergerak dengan kecepatan

mencapai 320 km/jam.

Pada Bab ini kita mempelajari bermacam-macam gerak, kecepatan

dan percepatan benda.

88

Standar Kompetensi

Menerapkan konsep dan prinsip

dasar kinematika dan dinamika

benda titik.

Kompetensi Dasar

Menganalisis besaran fisika pada

gerak dengan kecepatan dan

percepatan konstan.

Indikator

Mendefinisikan pengertian gerak

Membedakan jarak dan

perpindahan

Membedakan kecepatan rata-rata

dan kecepatan sesaat

Menyimpulkan karakteristik gerak

lurus beraturan (GLB) melalui

percobaan dan pengukuran

besaran-besaran terkait.

Menyimpulkan karakteristik gerak

lurus berubah beraturan (GLBB)

melalui percobaan dan pengukuran

besaran-besaran terkait.

Membedakan percepatan rata-rata

dan percepatan sesaat.

Menerapkan besaran-besaran fisika

dalam GLB dan GLBB dalam

bentuk persamaan dan

menggunakannya dalam

pemecahan masalah.

A. Pengertian Gerak

Gerak benda di alam ini dapat dipahami melalui Fisika khususnya

tentang ilmu gerak atau kinematika. Dalam kinematika tidak

membahas tentang gaya-gaya yang berpengaruh di dalam gerak

itu, melainkan membahas perubahan-perubahan yang tampak

pada rentang waktu benda melakukan gerak. Misalnya jarak dan

perpindahan, kecepatan sesaat, kecepatan rata-rata,percepatan

yang dialami benda. Pada gerak lurus kelajuan yang dilakukan

gerak benda dapat selalu konstan sehingga geraknya dinamakan

gerak lurus beraturan Tetapi bila kelajuan benda berubah-ubah

maka geraknya dinamakan gerak lurus berubah beraturan.

Benda-benda di alam semesta ini ada yang diam ada pula yang

bergerak. Perhatikan batu-batu di pinggir jalan, mereka diam

terhadap jalan kecuali mendapat dorongan dari luar misalkan

ditendang oleh kaki seorang anak. Perhatikan rumah-rumah di

sekeliling kita, mereka diam terhadap pohon-pohon di

sekelilingnya.

Tujuan Pembelajaran

· Mendefinisikan pengertian gerak

· Membedakan jarak dan perpindahan

· Membedakan kecepatan rata-rata dan kecepatan sesaat

· Menyimpulkan karakteristik gerak lurus beraturan (GLB)

· Menyimpulkan karakteristik gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

· Menerapkan besaran-besaran fisika dalam GLB dan GLBB dalam

bentuk persamaaan dan menggunakannya dalam pemecahan masalah

89

Gambar 1. Berlari berarti

bergerak terhadap pohon

Perhatikan pula orang yang berolah raga lari di jalan, ia bergerak

terhadap batu di pinggir jalan maupun terhadap rumah-rumah

dan pohon-pohon. Dengan demikian apakah yang dimaksud

gerak ? Suatu benda dikatakan bergerak jika benda itu

mengalami perubahan kedudukan terhadap titik tertentu sebagai

acuan. Jadi jelaslah bahwa gerak adalah perubahan posisi atau

kedudukan terhadap suatu titik acuan tertentu.

Sekarang perhatikan orang yang berlari di mesin lari fitness atau

kebugaran, Apakah ia mengalami perubahan kedudukan

terhadap tiang pegangan di mesin tersebut. Ternyata tidak.

Dalam fisika orang tersebut tidak dikatakan bergerak, karena

tidak mengalami perubahan posisi atau kedudukan dalam selang

waktu yang ditempuhnya.

Demikian pula anak yang bermain komputer dikatakan tidak

mengalami gerak karena sepanjang waktu ia hanya duduk di

kursinya. Dapat dikatakan pula anak tersebut diam terhadap

kursi yang diduduki, dalam hal ini kursi berperan sebagai

kerangka acuan. Penempatan kerangka acuan dalam peninjauan

gerak merupakan hal yang sangat penting, mengingat gerak

dan diam itu mengandung pengertian yang relatif. Sebagai

contoh seorang yang duduk di dalam kereta api yang bergerak,

dapat dikatakan bahwa orang tersebut diam terhadap bangku

yang didudukinya dan terhadap kereta api tersebut. Namun

orang tersebut bergerak relatif terhadap stasiun maupun

terhadap pohon-pohon yang dilewatinya.

Sekarang orang tersebut berjalan-jalan di dalam kereta api searah

dengan kecepatan kereta. Dapat dikatakan bahwa orang

tersebut bergerak relatif terhadap kereta, terhadap stasiun,

terhadap pohon, tetapi orang tersebut diam terhadap buku yang

dipegangnya.

90

Gambar 2. Lari fitness

tidak bergerak terhadap

mesin fitness

Gambar 4. Gerak

relatif orang di

dalam dan di luar

kereta

Gambar 3. Anak bermain

komputer dikatakan tidak

bergerak

B. Jarak dan Perpindahan

Selama bergerak benda mengalami perubahan kedudukan. Menurut Bresnick, garis

lurus terpendek yang menghubungkan titik awal dan titik akhir, tanpa mempedulikan

lintasannya disebut dengan perpindahan Jadi selisih kedudukan akhir dan kedudukan awal

disebut dengan perpindahan. Sedangkan seluruh lintasan yang ditempuh benda disebut

sebagai jarak. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan termasuk besaran

vektor. Sebagai contoh, seorang siswa yang berlari mengelilingi lapangan sepakbola satu

kali putaran, dikatakan ia menempuh jarak sama dengan keliling lapangan itu, namun ia

tidak menempuh perpindahan karena ia kembali ke titik semula berarti selisih

kedudukan awal dan akhir adalah nol.

Contoh lain, ada seorang siswa bergerak ke utara sejauh 3 km, kemudian berbelok ke

timur sejauh 4 km, lalu berhenti. Berapa jarak yang ditempuh siswa tersebut ? Berapa pula

perpindahannya ?

4 km

3 km

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

di atas, yaitu 32 + 42 = Ö 25 = 5 km.

Analisa

Jawablah di buku tugasmu!

1. Sebuah mobil bergerak sejauh 5 km kearah utara. Kemudian berbalik arah ke selatan

sejauh 3 km. Bagaimanakah Kamu membedakan tentang jarak dan perpindahan mobil

tersebut.

2. Eko berlari mengelilingi lapangan berbentuk lingkaran. Jika Eko berlari sebanyak 2,5 kali

putaran, dan jari-jari lapangan 7 m. Bedakanlah jarak dan perpindahan yang ditempuh

Eko?

91

C. Kecepatan Rata-Rata dan Kecepatan Sesaat

Dalam pembahasan gerak dikenal istilah kecepatan dan kelajuan. Kecepatan diartikan

sebagai perpindahan yang ditempuh tiap satuan waktu, sedangkan kelajuan diartikan

sebagai jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Kecepatan termasuk besaran vektor,

sedangkan kelajuan merupakan besaran skalar.

Kelajuan = selang waktu (sekon)

jarak (meter)

Kecepatan = selang waktu (sekon)

Perpindahan (meter)

Contoh

Seorang siswa berjalan dengan lintasan ABC, seperti gambar . Selang waktu dari A ke C 10

sekon. Tentukan kelajuan dan Kecepatan siswa tersebut ?

Jawab : B 4 m C

Diketahui

jarak AC = 7 m 3 m

Selang waktu = 10 sekon 5 m

Perpindahan AC = 5 m A

Kelajuan = selang waktu (sekon)

jarak (meter)

= sekon

meter

10

7

= 0,7 m/s

Kecepatan = ( )

( )

selang waktu sekon

Perpindahan meter

=

sekon

meter

10

5

= 0,5 m/s

Tugas

Kerjakanlah di buku tugas!

1. Anton berlari mengelilingi lapangan berukuran 8 m x 6 m sebanyak 2,5 putaran. Selang

waktu yang diperlukan 10 sekon. Hitunglah Kelajuan dan Kecepatan Anton ?

2. Gambar berikut ini adalah grafik perpindahan terhadap waktu dari kecepatan mobil A,

B C, dan D. Manakah yang memiliki Kecepatan terbesar dan urutankan dari yang

terbesar sampai terkecil.

92

Perpindahan

A

B

C

D

Waktu

1. Kecepatan Rata-rata

Ketika Kamu melakukan perjalanan dengan mobil dari suatu kota ke kota lain

tentulah kamu melewati jalan yang tidak selalu lurus dan naik turun. Misalnya dari

Bandung ke Bogor melewati puncak. Kendaraan yang kamu gunakan kecepatannya

berubah-rubah. Hal ini dapat dilihat dari nilai yang ditunjukan speedometer pada

kendaraan. Oleh karena kecepatannya tidak tetap maka sering ddigunakan istilah

kecepatan rata- rata.

Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perbandingan perpindahan benda dengan

selang waktu yang diperlukan , sedangkan kelajuan rata-rata merupakan jarak yang

ditempuh seluruhnya dibagi dengan selang waktu tempuh. Kecepatan rata-rata dan

kelajuan rata-rata dapat dirumuskan sebagai berikut.

V r =

t

s

D

D

Vr = kecepatan rata-rata, Ds = perpindahan,

D t = selang waktu

V r =

t

s

D

Vr = kelajuan rata-rata, s = jarak , D t = selang waktu

Menurut Sears dan Zemansky, kecepatan rata-rata adalah suatu besaran vektor yang sama

arahnya dengan vektor D s.

Berikut ini merupakan contoh tabel perjalanan Bus dari Semarang- Solo

Besaran 1 2 3 jumlah

Perpindahan (km) 35 25 50 110 km

Selang waktu (menit) 20 20 50 90 menit

Berdasarkan tabel tersebut dapat ditentukan kecepatan rata-rata dari Bus tersebut

93

V r =

t

s

D

D

= 90 menit

110 km

= 1,5 jam

110 km

= 73,3 km /jam

Contoh Analisis Grafik

Grafik berikut menyatakan hubungan antara jarak (s) terhadap waktu (t) dari benda yang

bergerak. Bila s dalam m dan t dalam sekon. Tentukan kecepatan rata-rata benda.

s (m)

10

5

2 6 t s)

Jawab. Dari grafik didapat :

V r =

t

s

D

D

, D s = 10 m, D t = 6s

= 10 m/6 s = 1,67 m/s

2. Kecepatan Sesaat

Grafik berikut merupakan grafik hubungan perpindahan(s) dengan selang waktu (t).

Grafik berupa garis lengkung, karena laju benda tidak tetap. Kecepatan rata-rata dapat

dihitung dengan vr =

t

s

D

D

, jika titik B mendekati titik A, maka selang waktu Dt

menjadi kecil, Untuk selang waktu D t mendekati nol , B akan berimpit di A, maka

ketika itu kecepatan yang terjadi disebut kecepatan sesaat. Arah kecepatan sesaat di suatu

titik searah dengan garis singgung di titik tersebut. Kecepatan sesaat sering disebut

dengan kecepatan benda.

V sesaat = lim

t

s

D

D

Dt ® 0

s B

D s

94

A

D t t

Analisa

Analisalah grafik berikut, kemudian jawablah di buku tugasmu!

1. Hitunglah kecepatan rata-rata dari sebuah mobil selama 15 detik dengan grafik s –

t seperti pada gambar berikut ini. Tentukan pula kecepatan sesaat ketika mobil

mencapai 10 detik pertama.

S (m)

8

0 5 8 10 12 15 t (sekon)

10

2. Ani pergi ke sekolah dengan naik sepeda berkecepatan 6 m/s. Kemudian langsung

pulang karena ada bukunya yang ketinggalan. Ketika pulang kecepatannya 4 m/s.

Tentukan kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata Ani bersepeda..

D. Percepatan

Benda yang bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan akan mengalami perubahan

kecepatan dalam selang waktu tertentu. Benda tersebut dikatakan mengalami percepatan.

Besarnya percepatan atau perlambatan (akselerasi) dapat ditentukan dengan membagi

perubahan kecepatan dengan selang waktu yang ditempuh.

a =

Dt

Dn

= selang waktu

Perubahan kecepatan

95

dimana a adalah percepatan dalam m/s2 dan Dv adalah perubahan kecepatan dan Dt

adalah selang waktu.

Berikut ini grafik hubungan perubahan kecepatan terhadap selang waktu

v v

vt

A

vt -vo B

vo C

t (selang waktu) t (selang waktu)

Grafik A Grafik B

Dari grafik A terlihat bahwa perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu sama

dengan kemiringan grafik. Semakin besar kemiringan grafik semakin besar percepatan

benda. Pada grafik B percepatan terbesar adalah A, kemudian B dan C., karena

kemiringan grafik terbesar adalah A, B kemudian C.

Contoh Soal

Seorang polisi mengejar penjahat mula–mula dari keadaan diam kemudian menambah

kecepatannya menjadi 30 m/s dalam selang waktu 3 detik. Hitunglah percepatan benda ?

Jawab

Diketahui vo = 0 m/s vt = 30 m/s t = 3 detik

a =

Dt

Dn

= 3 s

30 - 0 m

= 10 m/s

Tugas

Kerjakan di buku tugasmu!

96

1. Sebuah kendaraan bergerak dari keadaan diam menjadi kecepatannya 72 Km/jam

dalam selang waktu 5 menit. Hitung percepatan kendaraan tersebut dalam satuan

m/s?

2. Seseorang berjalan ke arah utara dengan kecepatan awal 4 m/s dan kemudian berlari

hingga mencapai kecepatan 12 m/s selama 4 detik. Tentukan percepatan orang

tersebut!

E. Gerak Lurus

Gambar 5. Lintasan kereta api merupakan gerak lurus

Gerak suatu benda dalam lintasan lurus dinamakan gerak lurus. Sebuah mobil melaju di

jalan raya yang lurus merupakan contoh gerak lurus. Seorang siswa berlari mengelilingi

lapangan sepakbola juga merupakan contoh dari gerak lurus dengan empat segmen

lintasan lurus yang berbeda pada saat menempuh sisi-sisi lapangan yang berbeda.

Berdasarkan kelajuan yang ditempuhnya gerak lurus dapat dibedakan menjadi dua yaitu

Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).

Untuk dapat membedakan GLB dan GLBB Anda bersama guru dapat melakukan

percobaan dengan menggunakan ticker timer dan perlengkapannya (lakukan kegiatan

mandiri).

Gambar 6. Meja ticker timer, troli, ticker timer dan pitanya

1. Gerak Lurus Beraturan

97

Menurut lintasannya gerak dapat

dibedakan menjadi berbagai macam

misalnya gerak lurus, gerak

parabola, gerak melingkar dan

sebagainya. Kereta aapi ekspress

banyak menempuh lintasan lurus

selama perjalanannya.

Dalam gerak lurus beraturan, benda menempuh jarak yang sama dalam selang

waktu yang sama. Sebagai contoh, mobil yang melaju menempuh jarak 2 meter dalam

waktu 1 detik, maka 1 detik berikutnya menempuh jarak 2 meter lagi, begitu seterusnya.

Dengan kata lain perbandingan jarak dengan selang waktu selalu konstan, atau

kecepatannya konstan. Dalam GLB kelajuan dan kecepatan hampir sulit dibedakan

karena lintasannya yang lurus menyebabkan jarak dan perpindahan yang ditempuh

besarnya sama.

Dapat dirumuskan untuk GLB, bahwa :

v =

t

s

dimana s adalah jarak dalam meter, t adalah waktu dalam sekon, dan v adalah kecepatan

dalam m/s. Pada gerak lurus beraturan pertambahan jarak yang ditempuh terhadap waktu

dapat digambarkan dalam grafik berikut ini.

s

t

Sedangkan kecepatan selalu konstan terhadap waktu, grafiknya dapat digambarkan

sebagai berikut.

v

t

Kereta listrik bawah tanah yang ada di negara maju,

hanya memerlukan waktu beberapa detik untuk mencapai

kecepatan konstan dalam jangka waktu lama. Gerak lurus

beraturan kereta itu akan berakhir sewaktu kereta mulai

direm saat memasuki stasiun pemberhentian.

Gambar 7. Kereta api bawah tanah

98

q

Gradien kemiringan grafik atau

tan q menunjukkan kecepatan

gerak. Jadi v = tan q

Demikian pula alat produksi di suatu pabrik yang biasa disebut dengan bantalan berjalan

atau meja berjalan selalu mengalami gerak lurus beraturan sewaktu dihidupkan

mesinnya.

Gambar 8. Bantalan berjalan di bagian produksi suatu pabrik

Contoh

Sebuah mobil bergerak kecepatan tetap 36 km/jam. Hitung jarak yang ditempuh mobil

selama 10 sekon. ?

Jawab :

Diketahui kecepatan v = 36 km/jam = 10 m/s

t = 10 sekon

s = v x t = 10 m/s x 10 sekon = 100 m

Tugas

Jawablah di buku tugasmu!

1. Seekor semut menempuh lintasan berbentuk setengah lingkaran dengan jari-jari 7 cm.

Berapakah jarak yang ditempuh semut dalam 2 detik? Berapakah perpindahannya dalam

2 detik?

2. Jika dalam waktu lima menit seorang atlit berlari menempuh jarak 600 meter. Tentukan

kelajuan atlit lari tersebut !

3. Kecepatan sebuah kendaraan sebesar 72 km/jam dalam selang waktu 5 menit. Berapakah

jarak yang telah ditempuh kendaraan !

4. Busway melaju dengan kecepatan konstan 108 km/jam selama 2 jam. Tentukan jarak

yang ditempuhnya !

5. Pesawat tempur F 16 melintas di udara dengan kecepatan tetap 216 km/jam, menempuh

jarak 500 meter. Berapakah waktu yang dibutuhkannya.

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

99

Untuk menyelidiki gerak suatu benda dapat digunakan dengan suatu alat yang

dinamakan ticker timer atau pengetik waktu. Alat ini dilengkapi pemukul yang dapat

bergetar sesuai dengan frekuensi listrik PLN, yaitu 50 Hz atau sebanyak 50 kali ketikan

dalam satu detik. Dalam satu ketikan diperlukan waktu 0,02 detik. Alat ticker timer

dilengkapi dengan troli atau mobil-mobilan

yang dapat bergerak, papan luncur dan pita rekaman. Dari pita rekaman akan terlihat

jenis gerak benda.

Benda bergerak lurus beraturan (GLB) akan menghasilkan tanda ketikan/ketukan yang

jaraknya selalu sama dalam selang waktu tertentu.

Untuk benda yang bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepat akan

menghasilkan tanda ketukan yang jaraknya semakin besar dan perubahannya secara

teratur, dan sebaliknya apabila dihasilkan tanda ketikan semakin kecil berarti benda

melakukan GLLB diperlambat. Perhatikan contoh rekaman pita ketikan berikut ini.

Benda dari A ke B melakukan GLB, dari titik B sampai titik C mengalami GLBB

dipercepat, sedangkan dari C ke D mengalami GLBB diperlambat.

Untuk menyelidiki gerak GLBB dipercepat beraturan dengan ticker timer lakukanlah

kegiatan percobaan berikut ini.

Percobaan GLBB

Lakukan kegiatan mengamati gerak lurus berubah beraturan, dengan menggunakan

peralatan yang terdiri dari sebuah troli, papan luncur, ticker-timer beserta pitanya dan

sebuah catu daya/power supply. Sudut miring papan luncur diperbesar supaya gaya

peluncur (gaya yang menyebabkan troli meluncur) menjadi lebih besar daripada gaya

gesekannya. Letakkan troli di bagian atas papan luncur kemudian lepaskan. Usahakan

100

o o o o o o o o o o o o o o o o o

A B C D

troli jangan sampai jatuh ke bawah. Selama troli bergerak ticker-timer yang dihidupkan

catu daya dapat merekam gerak troli melalui titik-titik (ketukan-ketukan) yang tampak di

sepanjang pita yang dihubungkan dengan troli (seperti gambar di bawah). Ukurlah jarak

titik-titik pada pita. Cobalah! Buatlah grafiknya !

Soal Analisa

1. Sebuah benda menghasilkan rekaman pita ketikan sebagai berikut ;

Analisalah gerak genda menurut ketukan pada pita rekaman itu !. Sebutkan jenis

gerak yang dialami benda !

2. Kereta api bawah tanah mengawali geraknya untuk mencapai kecepatan konstan

di sepanjang perjalanannya, kemudian mulai masinis mengerem ketika kereta

hendak memasuki stasiun berikutnya. Jelaskan berbagai macam gerak lurus yang

telah di tempuh kereta ekspres tersebut !

3. Orang bergerak menurut lintasan-lintasan anak panah

pada gambar di samping. Bedakanlah yang dimaksud

jarak dan perpindahan menurut lintasan-lintasan

tersebut !

a. Aplikasi Konsep GLBB dalam Kehidupan Sehari-hari

Benda yang mengalami gerak lurus berubah beraturan memiliki kecepatan yang

berubah seiring dengan perubahan waktu. Dengan demikian dalam selang waktu yang

sama perubahan jarak yang dicapai benda tidak sama. Bila perubahan jarak yang dicapai

semakin bertambah besar, berarti kecepatan benda semakin bertambah pula. Gerak

semacam itu dinamakan gerak lurus berubah beraturan dipercepat. Sebaliknya jika

perubahan jarak yang dicapai semakin berkurang, berarti kecepatan benda semakin

lambat, maka gerak demikian disebut dengan gerak lurus berubah beraturan diperlambat.

101

o o o o o o o o o o o o o o o o

Kecepatan akhir pada saat tertentu berbeda dengan kecepatan awal pada saat t = 0 yaitu

saat peninjauan gerak dilakukan.

Persamaan untuk menentukan kecepatan akhir , jarak yang ditempuh, dan hubungan

antara kecepatan akhir dengan jarak, serta grafik hubungan v - t dapat dinyatakan sebagai

berikut.

vt = vo

s = vo t + ½ at2

vt

2 = vo

2 + 2as

s =

2

v vo t +

. t

Hampir semua gerak yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah gerak lurus

berubah beraturan. Namun demikian ada juga yang kombinasi antara GLB dan GLBB

secara berselang-seling.

Grafik atau kurva perubahan jarak terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan sebagai

berikut.

s

t

Adapun grafik perubahan kecepatan terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan

sebagai berikut.

v

t

102

t

vo

vt

q

Gradien kemiringan

grafik atau tan q

menunjukkan percepatan

gerak. Jadi a = tan q

Sedangkan grafik percepatan terhadap perubahan waktu dapat di tunjukkan sebagai

berikut.

a

t

Aplikasi dari GLBB diantaranya adalah

1. Gerak seorang penerjun payung

2. Gerak mobil dalam balapan mobil

3. Gerak Jatuh Bebas

4. Gerak benda dilempar vertikal ke atas

5. Gerak benda dilempar vertikal ke bawah.

Contoh soal

Sebuah mobil melaju dengan kecepatan 72 km/jam dalam waktu 2 menit mengalami

percepatan 5 m/s2 . Tentukan jarak yang ditempuh dan kelajuan akhirnya !

Jawab

Diketahui vo = 72 km/jam = 20 m/s

t = 2 menit = 120 sekon

a = 5 m/s2

Ditanya s = ? v t = ?

s = vo t + ½ a t2

= 20 x 120 + ½ 5 (120)2

= 36240 m

vt = vo + a t

= 20 + 5 x 120 = 620 m/s

Tugas

Kerjakan di buku tugas!

103

1. Hitunglah jarak yang ditempuh sebuah mobil selama dengan grafik v – t seperti pada

gambar berikut ini.

v

10 m/s

8 m/s

0 5 8 10 12 15 t (sekon)

10 m/s

2. Sebuah mobil mula-mula diam kemudian bergerak dengan percepatan 4 m/s2 .

Bersamaan dengan itu seseorang mengendari sepeda motor dengan kecepatan tetap 8

m/s. Kapan dan dimana mobil dan motor berpapasan jika mula-mula bergerak ::

a. searah dari tempat yang sama

b. berlawanan arah dan terpisah sejauh 64 m.

3. Gerak Vertikal

a. Gerak Vertikal ke Atas

Gerak Benda dilempar vertikal keatas (GVA) merupakan GLBB yang mengalami

perlambatan dimana gesekan udara diabaikan dan percepatan benda a = - g, g =

percepatan gravitasi bumi.,

Ketika benda mencapai titik puncak , kecepatan benda sama dengan nol atau

Vt = 0 , waktu untuk mencapai titik puncak ( t p ) dapat ditentukan dengan persamaan

kecepatan

B S = vo t + ½ at2 vt = vo + at

vt = 0 h = vo t - 1/2g t2 v t = vo - g t

waktu untuk mencapai titik puncak

h t p = ….? vt = 0

v t = vo - g t

V0 A 0 = vo - g tp

t p = vo / g

vt

2 = vo

2 - 2gh

104

vt

2 = vo

2 - 2gh

b. Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak vertikal ke bawah (GVB) merupakan GLBB dimana benda dilempar ke bawah

dengan kecepatan awal tertentu dan gesekan udara diabaikan atau ditiadakan sebagai

berikut :

S = vo t + ½ at2 vt = vo + at

A h = vo t + 1/2 g t2 v t = vo + g t

V0 h = ½ g t2

v t = kecepatan akhir

vt

2 = vo

2 + 2gh

h vt

2 = vo

2 + 2gh

B

c. Gerak Jatuh Bebas

Gambar disamping

merupakan contoh

gerak jatuh bebas

(GJB) dari bola dan

seekor kucing.

Walaupun keduanya

memiliki massa yang

berbeda akan tetapi

mempunyai waktu

jatuh yang sama. Hal

ini disebabkan gesekan

udara ditiadakan.

105

Gambar 9. Bola dan kucing jatuh bersamaan

Gerak Jatuh bebas merupakan gerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (v0 = 0 ) dan

gesekan di udara diabaikan atau ditiadakan. Gerak jatuh bebas merupakan GLBB

dipercepat dengan a = + g.

Gerak Benda A jauh bebas dari ketinggian h dan jatuh di tanah pada titik B dapat

dirumuskan sebagai berikut :

S = vo t + ½ at2 vt = vo + at

A h = 0 + 1/2 g t2 v t = 0 + g t

v0= 0 h = ½ g t2 v t = gt

v t = kecepatan akhir

vt

2 = vo

2 + 2gh

= 02 + 2gh = 2gh

B

Soal Analisa

Contoh soal

1. Sebuah genting jatuh bebas dari sebuah gedung setinggi 20 m. Tentukan kapan benda

jatuh ke tanah dan berapa kecepatan genting ketika sampai di tanah ,g= 10 m/s2.

106

h

Perhatikan gambar di samping ini!

Seseorang melemparkan buah apel ke atas dan

menunggu buah apel tersebut hingga jatuh

kembali ke tangan orang itu. Gerak apa sajakah

yang dialami oleh apel? Bagaimanakah pengaruh

percepatan gravitasi pada buah apel itu di lintasan

gerak yang ditempuh apel itu? Bagaimanakah

dengan kecepatan apel di sembarang titik dalam

lintasan itu? Apa yang kamu ketahui dengan

kecepatan apel di titik tertinggi? Mengapa

demikian?

Penyelesaian

Diketahui h = 20 m g = 10 m/s2

Ditanya t = ... ? vt = ... ?

Jawab : h = S = vo t + ½ at2 vt = vo + at

h = 0 + 1/2 g t2 vt = vo + g t

20 = 1/2 . 10 t2 = 5 t2 vt = 0 + 10 . 2 = 20 m/s

t = 4 = 2 sekon.

2. Sebuah batu dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s dari tanah.

Tentukan ( g = 10 m/s2) :

a. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik puncak

b. Tinggi benda ketika mencapai titik puncaik

c. Ketinggian benda saat 1 detik setelah dilempar

d. Waktu yang diperlukan batu untuk jatuh ke tanah lagi.

e. Kecepatan batu ketika tiba di tanah

Penyelesaian :

Diketahui v0 = 20 m/s g = 10 m/s2

Ditanya:

a. t p = ….? vt = 0

v t = vo - g t

0 = 20 - g t

t p = 20 / 10 = 2 sekon

b. hmax = .....?

hmax = vo t - 1/2 g t2

= 20. 2 – ½ .10 .22 = 20 m

c. h = …. t = 1 sekon

h = vo t - 1/2 g t2 = 20 . 1 – ½ . 10 . 1 = 15 m

d. tS = ….. (waktu naik dan turun)

t naik = t turun jadi t s = 2 x t naik. = 2 x 2 = 4 sekon

e. vt = ….?

v t = vo - g t

= 20 – 10. 4

107

v t = - 20 m/s ( tanda negatip menunjukkan arah kecepatan ke bawah)

Tugas

Kerjakan di buku tugasmu!

1. Pesawat terbang memerlukan panjang landasan 800 m untuk tinggal landas. Jika

kecepatan pesawat saat roda pesawat terangkat naik adalah 7200 km/jam dan pesawat

mula-mula diam, berapa percepatan yang diperlukan pesawat itu ?

2. Bus malam Lorena melaju dengan kecepatan 800 m/s, dalam waktu 5 menit

kecepatannya menjadi 1000 m/s. Tentukan percepatan bus dan jarak yang ditempuh

selama 5 menit itu !

3. Sebuah batu jatuh dari menara mercusuar setinggi 80 m. Hitung kapan batu mencapai

tanah dan kecepatan ketika mencapai tanah.

4. Sebuah bola kasti dilempar keatas dengan kecepatan 60 m/s.Hitunglah

a. Waktu yang diperlukan untuk mencapai titik puncak

b. Tinggi benda ketika mencapai titik puncak

c. Ketinggian benda saat 1 detik setelah dilempar

d. Waktu yang diperlukan batu untuk jatuh ke tanah lagi.

e. Kecepatan batu ketika tiba di tanah

4. Penerapan GLB dan GLBB

a. Menganalisa grafik v – t untuk berbagai gerakan benda

Sebagaimana kamu ketahui pada bahasan sebelumnya berbagai gerak lurus

adalah gerak lurus beraturan (GLB), gerak lurus berubah beraturan dipercepat dan

diperlambat serta perpaduan gerak-gerak tersebut. Berkut ini merupakan hubungan grafik

v – t beserta cara menentukan jarak yang ditempuh benda

V v

t t

108

Gambar 5. Perahu yang

menyeberang sungai

s = luas persegi panjang = v x t s = luas travesium =( a+b)/2 x tg

s = (luas persegi dari 0 – t1 ) + (luas segitiga

dari (t1 – t2 ) –( luas segitiga t2 – t3)

v

0 t1 t2 t3 t

b. Perpaduan GLB dan GLB menghasilkan GLB

Grafik berikut ini menunjukan

hubungan vektor kecepatan perahu motor dan

vektor kecepatan arus air sungai. Perpaduan

gerak kedua vektor kecepatan terhadap perahu

menghasilkan resultan gerak lurus beraturan.

vperahu

vpa = kecepatan perahu motor terhadap arus air

v arus air sungai

Contoh soal:

109

Sebuah perahu motor menyeberangi sungai dengan kecepatan 4 m/s dengan arah tegak

lurus arus air sungai.Jika kecepatan arus sungai 2 m/s tentukan jarak yang ditempuh

perahu setelah 2 sekon.

Penyelesaian

Diketahui : vp = 4 m/s va = 2 m/s

t = 2 sekon

Ditanya S = …?

Jawab: vR = vp2 + va2 = 42 + 22 = 2 5 m/s

S = vR . t = 2 5 . 2 = 4 5 m

Tugas

Buatlah penyelesaian persoalan berikut di buku tugas!

1. Seseorang benda menyeberangi sungai, yang lebarnya 420 m kecepatan arusnya 2 1

2

m/s. Jika ia mengarahkan perahunya siku-siku pada tepi sungai dengan kecepatan

tetap sebesar 2 5

8 m/s, tentukanlah :

a. Waktu yang diperlukan untuk menyeberang.

b. Tempat ia sampai di tepi lain.

c. Jarak yang dilaluinya.

c. Benda yang melakukan GLB dan GLBB

Benda yang melakukan GLB dan GLBB sekaligus dalam geraknya akan membentuk

lintasan parabola.

110

Pada arah sumbu X benda mengalami GLB sedangkan pada arah sumbu Y benda

mengalami GLBB akibat perpaduan kedua gerak itu benda menempuh lintasan

melengkung dan akhirnya jatuh kembali ke bumi. Secara mendalam gerak parabola

semacam ini akan dipelajari kelak di kelas XI

Persamaan pada sumbu x : vx = vo cos a

1 v

a

max h

R

111

x = vo cos a . t

Persamaan pada sumbu y : vy = vo sin a - g . t

y = vo sin a . t - 1

2 g . t2

Untuk sembarang titik P pada lintasan :

2

2 vy

vp = vx + tg q =

vx

vy

Syarat benda mencapai titik tertinggi adalah vy = 0

vy = vo sin a - gt  0 = vo sin a - gt

tmax = g

vosinα

 substitusikan ke : y = vo sin a . t - 1

2 g . t2

di dapat :

ymax =

2g

2sin2α

v0

Syarat mencapai titik terjauh adalah y = 0 atau waktu yang di tempuh benda adalah :

t = 2 g

vo sin α

 substitusikan ke x = vo cos a . t dan sin 2a = 2 sina cosa

di dapat :

xmax =

g

2sin 2α

v0

Tugas

Kerjakan di buku tugasmu!

1. Sebuah peluru ditembakkan vertikal keatas dari kedudukan ( 0,25 m ) dengan

kecepatan awal 20 m/det dan percepatan grafitasi g = 10 m/det2.

a. Tentukanlah ketinggian maksimum yang dicapai peluru tersebut dihitung dari

tanah.

b. Berapa saat yang diperlukan peluru tersebut untuk sampai di tanah.

2. Suatu peluru ditembakkan dengan kecepatan awal vo = 100 m/det dengan sudut

elevasi q dan percepatan grafitasi g = 10 m/s2. Jika ditentukan cos q = 0,6 maka

tentukan :

a. Kedudukan peluru setelah 5 1

2 detik.

b. Hitung kecepatan peluru pada saat 5 1

2 detik tersebut.

112

c. Hitung jauh tembakan pada arah mendatar.

Tugas Akhir Bab

113

Info Tambahan

Pada gerak jatuh bebas waktu untuk mencapai dasar tidak tergantung pada

massa. Sebutir batu dan selembar bulu ayam dijatuhkan pada ketinggian yang

sama dalam sebuah tabung hampa akan mencapai dasar tabung secara

bersamaan. Lihat gambar kanan. Hal itu menunjukkan bahwa waktu tempuh

selama benda jatuh tidak dipengaruhi oleh massa benda yaitu sebesar t =

g

2h

Namun bila tabung diisi udara batu mencapai dasar lebih dahulu karena bulu

ayam terhambat oleh gesekan dengan udara. Lihat gambar kiri.

Buatlah perbandingan jenis gerak yang dilakukan oleh dua orang atlet menurut gambar

berikut ini. Bagaimana kecepatan masing-masing atlet dalam selang waktu yang sama?

Apakah keduanya memiliki percepatan? Jelaskan pula tentang jarak yang ditempuh

keduanya dalam selang waktu yang sama!

Rangkuman

GLB : 1. percepatannya : a = 0

2. Kecepatannya : vt = vo = konstan

3. Persamaan jarak : s = vo × t

GLBB : 1. percepatannya : a = tetap

Jika a(-) terjadi perlambatan

Jika a(+) terjadi percepatan

114

2. Kecepatannya :

v v at t o = +

3. Jarak yang ditempuh:

2

o a.t

2

s = v .t + 1

4. Hubungan antara kecepatan, percepatan dan jarak :

vt v 2 2as

o

2 = +

GV (Gerak Vertikal)

1. GVA ® GLBB ® a diganti g

v ¹ 0 diperlambat

2. GVB ® GLBB ® a diganti g ®

v ¹ 0 dipercepat

3. GJB ®  v 0 o =

Gerak Parabola

Persamaan pada sumbu x : vx = vo cos a

x = vo cos a . t

Persamaan pada sumbu y : vy = vo sin a - g . t

y = vo sin a . t - 1

2 g . t2

2

2 vy

vp = vx + tg q =

vx

vy

Syarat benda mencapai titik tertinggi adalah vy = 0

vy = vo sin a - gt  0 = vo sin a - gt

tmax = g

vosinα

 ymax =

2g

2sin2α

v0

Syarat mencapai titik terjauh adalah y = 0

t = 2 g

vo sin α

 xmax =

g

2sin 2α

v0

115

Soal Latihan Ulangan Bab 3

Soal Pilihan Ganda

Pilihlah jawaban yang benar! Jawablah di buku tugasmu!

1. Budi pergi ke sekolah naik sepeda. Jarak dari rumah ke sekolah 1,8 km dan kecepatan

sepedanya konstan sebesar 3 m/s. Jika masuk sekolah jam 07.00 jam berapa paling

lambat Budi harus berangkat dari rumah.

a. 06.54 b. 06.45 c. 06.30 d.06.50 e. 06.55

2. Grafik hubungan antara jarak terhadap waktu pada gerak lurus beraturan adalah …

a. s b. s c. s d s

t t t t

e. s

t

3. Sebuah benda mula-mula diam kemudian dipercepat 3 m/s2. Setelah 5 detik

kecepatannya menjadi …m/s

a. 0,6 b. 1,67 c. 2 d. 8 e. 15

4. Benda jatuh bebas adalah benda yang memiliki

1. kecepatan awal nol

2. percepatan = percepatan gravitasi

3. arah percepatan ke pusat bumi

4. besar percepatan tergantung dari massa benda.

Pernyataan yang benar adalah

116

a.1, 2 dan 3 b. 1, 3 dan 4 c. 2;3 dan 4 d. 2 dan 4 e. 1,3 dan 4

5. Benda yang bergerak lurus beraturan mempunyai …

a. percepatan nol c. kecepatan berbeda

b. kecepatan tetap d. waktu tetap e. kelajuan berubah

6. Hasil ketukan ticker timer pada pita kertas saat terjadi gerak lurus dipercepat

beraturan ditunjukan pada gambar….

a. c.

b. d. e.

7. Grafik hubungan antara kecepatan dan waktu pada gerak lurus diperlambat

beraturan adalah …

a. v c. v e. v

t t t

b. v d. v

t t

8. Sebuah kelereng kecepatan mula-mula 2 m/s setelah 8 sekon kecepatannya menjadi

9,6 m/s. Percepatan kelereng sebesar …m/s

a. 76 b. 7,7 c. 12 d. 1,2 e. 0,25

9. Sebuah mobil berkecepatan 72 km/jam kemudian direm dengan perlambatan 10 m/s2.

Berapa lama mobil akan berhenti.

a. 4 s b. 3 s c. 2 s d. 1 s e. 5 s

10. Sebuah batu dijatuhkan dari puncak menara yang tingginya 40m di atas tanah. Jika g

= 10m/s2 maka kecepatan batu saat menyentuh tanah adalah …m/s

a. 20 2 b. 20 c.10 2 d. 4 2 e. 3 2

117

o o o o o o o o o o o o o o

o o o o o o o

ooooooooooooooo

o o o o o o o o o o o o o oo

o

11. Grafik berikut menyatakan hubungan antara kecepatan v terhadap waktu t dari

sebuah mobil yang bergerak lurus. Jarak yang ditempuh dalam waktu 6 sekon adalah

….m

a.10 b.20 e 40

c. 24 d. 36

v (m/s)

6

4

2 6 9 t (s)

12. Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 10 m/s dan ketinggian

15 m di atas tanah. Apabila percepatan gravitasi 10 m/s2 , benda akan sampai di tanah

setelah ….sekon

a. 3 b.4 c.5 d.6 e. 7

13. Sebuah rakit menyeberangi sungai dengan arah kecepatan tegak lurus terhadap arus

sungai. Kecepatan rakit 0,3 m/s dan kecepatan arus 0,4 m/s. Rakit mencapai seberang

dalam waktu 150 sekon. Lebar sungai adalah …. m

a. 95 b. 75 c. 60 d. 45 e. 30

14. Grafik berikut ini merupakan hubungan kecepatan v terhadap waktu t. Bila jarak yang

ditempuh mobil selama 4 sekon adalah 48 m. maka kecepatan awal mobil V0 adalah

…m/s

a. 16 b. 12 c. 5 d. 4 e. 2

v (m/s)

20

v0

t (s)

118

0 4

15. Grafik berikut ini merupakan hubungan kecepatan dan waktu..Berdasarkan grafik

yang mempunyai percepatan terbesar adalah …

a. 0 -1 b. 1-2 c.2-3 d. 3-4 e. 4-5

v

3

4

1

2

0 t

16. Sebuah benda dengan massa 1 kg, jatuh bebas dari ketinggian 10 meter. Jika

percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, maka kecepatan benda pada ketinggian 5 meter

adalah ....

a. 25 m/s d. 10 m/s

b. 20 m/s e. 5 m/s

c. 15 m/s

17. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 31,25 m. Jika percepatan gravitasi bumi di

tempat itu 10 m/s2, maka pada saat benda berada di ketinggian 20 m dari tanah

kecepatan benda tersebut adalah . . ..

a. 10 ms-1 d. 20,6 ms-1

b. 5 ms-1 e. 25 ms-1

c. 20 ms-1

18. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian h tanpa kecepatan awal. Jika percepatan

gravitasi bumi di tempat itu g, maka kecepatan bola pada waktu akan tiba di tanah

adalah ....

a. √(2h/g) d. √(2h)

b. √(2g/h) e. √(gh)

c. √(2gh)

19. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 5 m/s. Kemudian benda tersebut

diberi gaya searah dengan kecepatan sebesar 30 N. Jika massa benda 1 kg, hitunglah

kecepatan benda setelah bergerak sejauh 10 m !

119

a. 15 m/s d. 50 m/s

b. 20 m/s e. 150 m/s

c. 25 m/s

20. Dari sebuah menara yang tingginya 100 m dilepaskan suatu benda. Jika percepatan

gravitasi bumi = 10 m/s2, maka kecepatan benda pada saat mencapai tanah adalah ....

a. l0 10 m/s d. l00 10 m/s

b.10 20 m/s e. 1000 m/s

c.10 m/s

21. Sebuah mobil bergerak dari keadaan diam dan mencapai kecepatan 40 m/s selama

waktu 20 sekon. Percepatan rata-rata mobil tersebut adalah ....

a. 0,2 ms-2 d. 80 ms-2

b. 2 ms-2 e. 800 ms-2

c. 20 ms-2

22. Massa benda 0,4 kg dilempar vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 5 meter.

Jika percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, maka kecepatan awal benda yang dilempar

adalah ….

a. 2 m/s d. 5 2 m/s

b. 4 m/s e. 10 m/s

c. 5 m/s

23. Misalkan jarak kota A - B adalah 180 km. Sebuah bus berangkat dari kota A pukul

08.00 dan sampai di kota B pukul 12.00. Kecepatan rata-rata bus tersebut adalah ....

a. 12,5 m/s b. 20 m/s

b. 15 m/s e. 22,5 m/s

c. 17,5 m/s

24. Sebuah roket meluncur dengan kecepatan awal 4 m/s mendapat percepatan tetap 0,3

ms-2. Setelah 2 menit kecepatan roket itu adalah . . . .

a. 40 m/s

b. 36 m/s

c. 4,6 m/s

d. 4,3 m/s

e. 4 m/s

120

25. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian h meter. Jika percepatan gravitasi bumi = g

ms-2, tulis rumus yang menyatakan hubungan antara h, g, dan t !

a. h = 2 g.t2 d. h = g.t2

b. h = 1/2 g.t e. h = 1/2 g.t2

c. h = 2 g.t

26. Sebongkah batu yang massanya 2 kg, dilepaskan dari ketinggian 200 m dari

permukaan tanah. Apabila percepatan gravitasi bumi = 10 ms-2, kecepatan bongkahan

batu tatkala melewati titik yang berada pada ketinggian 120 meter dari permukaan

tanah adalah ....

a. 40 m/s d. 160 m/s

b. 80 m/s e. 200 m/s

c. 120 m/s

27. Benda yang massanya 1 kg berada di tempat yang tingginya 25 m, kemudian

kecepatan benda tersebut adalah ….

a. 50 m/s

b . 32,5 m/s

c. 15 m/s

d. 12,5 m/s

e. 10 m/s

28. Sebuah benda bergerak lurus menurut grafik posisi (x) terhadap waktu (t)

di bawah ini :

X (m)

50

40

30

20

10

t (s)

0 1 2 3 4 5 6

Maka kecepatan rata-rata antara t = 1 s

121

s/d t = 5 s adalah : … m/s

a. 20

b. 16

c. 12

d. 9

e. 5

29. Di bawah ini yang bukan merupakan ciri-ciri gerak lurus berubah beraturan

adalah : …

a. kecepatannya berubah secara beraturan.

b. Percepatannya tetap dan = 0

c. Percepatannya sebanding dengan

Perubahan kcepatannya.

d. kecepatan awalnya selalu nol.

e. Berlaku persamaan vt

2 = vo

2 + 2as

30. v (m/det)

30

20 B

A

0 5 t (det)

Dua buah mobil A dan B bergerak lurus dari tempat yang sama dan menuju

arah yang sama dalam waktu bersamaan menurut grafik di atas, maka waktu

yang dibutuhkan B untuk menyusul A adalah : … detik

a. 5

b. 10

c. 15

d. 20

e. 30

122

Soal Uraian

Jawablah Pertanyaan dan soal berikut dengan benar!

1 Apa yang dimaksud dengan benda bergerak ?

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kecepatan dan kelajuan serta berilah contohnya !

1. Kapan benda dikatakan mengalami percepatan !

2. Apa yang dimaksud dengan percepatan dan perlajuan ?

3. Berikan dua contoh kejadian benda mengalami percepatan dan perlambatan.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan :

a. Gerak Lurus Beraturan

b. Gerak Lurus Berubah Beraturan.

5. Carilah lima contoh peristiwa yang termasuk gerak lurus beraturan !

6. Berikut ini rekaman pita ketukan dari GLB

Jika jarak 5 ketukan 2 cm hitung kecepatan benda nyatakan dalam satuan SI

7. Carilah lima contoh peristiwa yang termasuk gerak lurus berubah beraturan !

8. Sebutkan alat – alat yang digunakan untuk menentukan GLBB dipercepat.

9. Titik X dan Y mulai bergerak secara serentak dari titik A. Jika dalam waktu 10 sekon

X sampai di B dan Y sampai di C. Tentukan kecepatan rata-rata titik X dan titik Y

Y

X

C A B

-70 m 0 10m 80 m

10. Sebuah batu dijatuhkan dari atas menara yang tingginya 100 m tanpa kecepatan awal,

jika g = 10 m/s2 Berapa waktu yang diperlukan batu untuk sampai di tanah.

11. Sebuah pesawat terbang memerlukan kecepatan 360 km/jam untuk tinggal landas.

Jika panjang landasan yang tersedia 2 km. Berapa percepatan pesawat untuk dapat

tinggal landas?.

123

o o o o o o o o o o o

12. Seorang sopir taksi sedang mengendarai mobilnya dengan kecepatan 30 m/s. Tibatiba

seorang anak menyeberang jalan sambil berlari dan melintas di depan mobil

selama 0,7 sekon. Jika sopir taksi dapat memperlambat mobilnya maksimum sebesar

5 m/s2 dan berhenti. Berapa jarak minimum anak dan mobil ketika menyeberang

jalan agar tidak tertabrak mobil

13. Grafik hubungan kelajuan mobil A dan B masing-masing terhadap waktu

digambarkan sebagai berikut

V (km/jam) A

40 B

20

3 t (jam)

Kapan kedua mobil A dan B dapat menempuh jarak yang sama.

14. Sebuah titik materi dilemparkan dengan kecepatan awal 60 m dengan sudut elevasi q

sehingga mencapai tinggi maksimum 45 m di atas tanah. Hitung q.

15. Sebuah benda A bergerak lurus dengan kecepatan tetap 10 m/s dari P, 10 detik

kemudian berangkatlah B dari Q menuju arah yang sama dengan A berkecepatan

awal 5 m/s dan percepatan tetap 2 m/s2, Jika PQ segaris dan berjarak 40 m, hitunglah

dimana B menyusul A dihitung dari P.

16. Sebuah benda A bergerak lurus dengan kecepatan tetap 10 m/s dari P, 10 detik

kemudian berangkatlah B dari Q menuju arah yang sama dengan A berkecepatan

awal 5 m/s dan percepatan tetap 2 m/s2, Jika PQ segaris dan berjarak 40 m, hitunglah

dimana B menyusul A dihitung dari P.

17. Sebuah benda dilemparkan ke atas dengan sudut elevasi 37o dan kecepatan awal 50

m/s. Hitunglah koordinat kedudukannya pada saat t = 2 detik

124

18. Sebuah benda dijatuhkan bebas dari ketinggian 25,6 meter dari tanah, jika g = 9,8

m/s2 hitunglah waktu benda mencapai ketinggian 6 meter dari tanah.

19. v (m/s)

9

6

t (det)

6

Sebuah partikel bergerak lurus sepanjang sumbu x dengan kelajuan seperti dilukiskan

oleh grafik v-t di atas, Tentukan jarak yang ditempuh benda selama 4 detik !

20.

v(m/s)

8

4

2

0 4 8 10 t (detik)

Sebuah benda melakukan gerak lurus sepanjang sumbu x dengan kelajuan menurut

grafik v-t di atas, pada saat t = 0, x = 4 meter. Hitung kecepatan rata-rata 10 detik

pertama gerak benda tersebut.!

21. v(m/s)

4 .

2

t (s)

2 4 6

125

Suatu partikel bergerak sepanjang sumbu x dengan kelajun seperti grafik. Mulamula

partikel ada di x = 2 meter. Tentukan kecepatan rata-rata partikel tersebut dari

mula-mula sampai t = 6 detik !

22. Sebuah benda dengan massa 1 kg, jatuh bebas dari ketinggian 10 meter. Jika

percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, Berapa kecepatan benda pada ketinggian 5

meter ?

23. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 31,25 m. Jika percepatan gravitasi bumi di

tempat itu 10 m/s2, Tentukan kecepatan pada saat benda berada di ketinggian 20 m

dari tanah !

24. Suatu benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu ke tanah. Apabila gesekan dengan

udara diabaikan, Faktor apasajakah yang mempengaruhi kecepatan benda pada saat

mengenai tanah ?

25. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian h tanpa kecepatan awal. Jika percepatan

gravitasi bumi di tempat itu g, Rumuskanlah kecepatan bola pada waktu akan tiba di

tanah !

26. Dari sebuah menara yang tingginya 100 m dilepaskan suatu benda. Jika percepatan

gravitasi bumi = 10 m/s2, Berapa kecepatan benda pada saat mencapai tanah ?

27. Massa benda 0,4 kg dilempar vertikal ke atas hingga mencapai ketinggian 5 meter.

Jika percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2, hitung kecepatan awal benda yang dilempar

!

28. Benda yang massanya 1 kg berada di tempat yang tingginya 25 m, kemudian benda

tersebut jatuh bebas. Jika telah menempuh jarak 5 meter, berapa kecepatan benda

tersebut ?

Glosarium

· Analisa Grafik = suatu metoda mengaanalisa gerak melalui grafik kartesius.

· Gerak Lurus = gerak yang memiliki lintasan lurus.

126

· Gerak Lurus Beraturan gerak lurus dengan kecepatan selalu tetap.

· Gerak Lurus Berubah Beraturan = gerak lurus dengan kecepatan selalu

berubah.

· Gerak Parabola = gerak dengan lintasan parabola

· Gradien Kemiringan Grafik = elevasi kemiringan grafik terhadap sumbu x

· Jarak = semua lintasan yang ditempuh oleh benda yang bergerak.

· Kecepatan Rata-rata = perbandingaan antara jarak total yang ditempuh

dengan waktu keseluruhan.

· Kecepatan sesaat = kecepatan benda yang bergerak pada detik tertentu.

· Percepatan = kecepatan tiap saatuan waktu.

· Perpindahan = garis lurus terpendek yang menghubungkan titik awal dan titik

akhir, tanpa mempedulikan lintasannya.

Indeks Subjeks Halaman

· Analisa Grafik 93

· Gerak Lurus 96

· Gerak Lurus Beraturan 97

· Gerak Lurus Berubah Beraturan 99

· Gerak Parabola 110

· Gradien Kemiringan Grafik 102

· Jarak 90

· Kecepatan Rata-rata 91

· Kecepatan sesaat 91

· Percepatan 95

· Perpindahan 90

127

Indeks Author Halaman

· Bresnick 90

· Sears, Zemansky 93

Daftar Pustaka

Bresnick, Stephen D. (2002), Intisari Fisika, Jakarta, Hipokrates.

Sears, Francis Weston & Maark W. Zemansky (1991), Fisika untuk Universitas 1,

Jakarta, Binacipta.

SOAL BLOK BAB 1,2,3 SEMESTER I FISIKA KELAS X

Soal Pilihan Ganda

Pilihlah Salah Satu Jawaban yang Paling Benar!

1. Di bawah ini yang merupakan kelompok besaran pokok adalah …

a. kecepatan, percepatan, berat

b. panjang, kecepatan, volume

c. luas, volume, waktu

d. panjang, massa, waktu

e. Intensitas cahaya, jumlah zat, volume

2. Di bawah ini yang merupakan kelompok besaran turunan adalah …

a. momentum, waktu, kuat arus

b. kecepatan, usaha, massa

c. energi, usaha, waktu putar

d. waktu putar, panjang, massaa

e. momen gaya, usaha, momentum

128

3. Data

1. Neraca pegas 2. Rol meter 3. Gelas ukur

4. Neraca Ohaus 5. Termometer

Dari data tersebut alat–alat ukur yang tepat untuk mengukur besaran pokok ditunjukkan

data nomor ….

a. 1 dan 3

b. 3 dan 4

c. 3 dan 5

d. 1 dan 5

e. 2 dan 3

4. Satuan daya adalah …

a. kg m2 s-1

b. kg m2 s-2

c. kg m2 s-3

d. kg m2 s2

e. kg m2 s3

5. Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus adalah …

a. voltmeter

b. speedometer

c. ohmmeter

d. ampermeter

e. anemometer

6. Besaran yang dimensinya ML2T-2 adalah …

a. gaya

b. usaha

c. daya

d. momentum

e. tekanan

7. Alat yang mempunyai ketelitian 0,01mm yaitu…

a. neraca

b. jangka sorong

129

c. micrometer

d. mistar

e. meteran

8. 275 milidyne/cm2 bila dinyatakan dalam satuan N/m2 adalah …

a. 2,75. 10-2

b. 2,75. 10-3

c. 2,75. 10-4

d. 2,75.10-5

e. 2,75.10-6

9. Perhatikan tabel berikut ini .

Dari tabel tersebut yang mempunyai satuan dan dimensi yang benar adalah nomor ….

a. 1 saja

b. 1 dan 2 saja

c. 1, 2 dan 3

d. 1 dan 3 saja

e. 2 dan 3 saja

10. Dua buah vektor sebesar 8 N dan 6 N masing-masing membentuk sudut 00 dan 600 terhadap

sumbu x positip. Besarnya resultan kedua vektor tersebut adalah …..N

a 2 37

b. 3 37

c. 4 37

d. 12 37

e. 14 3

11. Dua gaya sama besar bertitik tangkap sama ternyata membentuk resultan yang nilainya sama

dengan gaya tersebut, maka sudut apit antar kedua gaya tersebut adalah …

No Besaran Satuan Dimensi

1 Usaha Kg m2 s-2 M L2T-2

2 Gaya Kg m s-2 MLT-2

3 Daya Kg m2s-3 ML2T-3

130

a. 1500

b. 1200

c. 900

d. 600

e. 450

12. Dua buah vektor gaya masing-masing F1 = 20 N dan F2 = 30 N, Resultannya 10 7 N,

maka sudut apit kedua vektor tersebut adalah ….

a. 1200

b. 900

c. 600

d. 450

e. 300

13. Benda bergerak dengan lintasan lurus dan kecepatannya tetap disebut

a. gerak lurus beraturan

b. gerak dipercepat beraturan

c. gerak lurus tidak beraturan

d. gerak diperlambat beraturan

e. GLBB

14. Eko mengendarai sepeda motor menempuh jarak 108 km dalam waktu 2 jam, maka

kecepatannya ….m/s

a. 110

b. 60

c. 54

d. 15

e. 216

15. Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan tetap 60 m/s, maka dalam waktu 5 sekon

perpindahan benda tersebut …

a. 0,66 m

b. 12 m

c. 55 m

d. 300 m

131

e. 65 m

16. Gerak lurus dipercepat beraturan mempunyai …

a. kecepatan tetap

b. kecepatan berubah – rubah

c. percepatan tetap

d. percepatan berubah

e. Percepatan nol

17. Sebuah bus bergerak dengan kecepatan 40 km/jam sepanjang 20 km, maka waktu yang

diperlukan adalah … jam

a. 2

b. 1

c. 0,5

d. 0,2

e. 0,1

18. Sebuah mobil berjalan 20 m/s direm hingga berhenti dalam waktu 4 detik, maka jarak yang

ditempuh selama pengereman adalah ….meter

a. 5

b. 20

c. 40

d.80

e. 100

19. Kecepatan mobil diperbesar dari 10 m/s menjadi 30 m/s dan menempuh jarak 200 m. Maka

percepatan mobil tersebut adalah ….m/s2

a. 2

b. 4

c. 8

d. 9

e 10

20. Jika suatu kendaraan bergerak dengan arah dan kecepatan tetap selama 10 menit, gerak

semacam ini adalah . ...

a. gerak lurus diperlambat beraturan

132

b. gerak lurus dipercepat beraturan

c. gerak lurus beraturan

d. gerak lurus berubah beraturan

e. gerak dengan percepatan tetap

21. Benda A dan B berada di atas tanah, kemudian saling dijatuhkan bebas. A lebih dahulu

dijatuhkan baru kemudian B, maka jarak antara A dan B selama masih bergerak di udara

adalah …….

a. tetap

b. mengecil

c. membesar

d. mengecil dahulu lalu tetap

e. membesar dahulu lalu tetap

22. Pada suatu saat terlihat kilat dan 10 detik kemudian terdengar suara gunturnya. Apabila

kecepatan cahaya sebesar 3.108 m/s dan kecepatan bunyi 340 m/s, maka jarak antara asal

kilat dan pengamat adalah …..

a. 34 m

b. 3400 m

c. 10200 m

d. 3.108 m

e. 3.109 m

23. Perbedaan jarak dan perpindahan pada gerak lurus adalah ....

a. kedua-duanya adalah besaran vektor

b. kedua-duanya adalah besaran skalar

c. jarak adalah besaran skalar dan perpindahan adalah besaran vektor

d. jarak adalah besaran vektor, tetapi perpindahan adalah besaran skalar

e. Jarak ditentukan oleh arah sedangkan perpindahan tidak

24. Suatu benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu ke tanah. Apabila gesekan dengan udara

diabaikan, kecepatan benda pada saat mengenai tanah ditentukan oleh . . ..

a. percepatan gravitasi bumi dan massa benda

b. waktu jatuh yang dibutuhkan dan berat benda

c. ketinggian benda yang jatuh dan gravitasi bumi

133

d. luas permukaan benda

e. massa dan ketinggiannya

25. Air dari sebuah bendungan jatuh mengenai roda turbin dengan kecepatan 30 m/s. Bila g = 10

m/s2 , tinggi bendungan tersebut adalah ….m

a. 15

b. 25

c. 45

d. 55

e. 60

Soal Uraian

Jawablah dengan Benar!

1. Apa perbedaan besaran vektor dan besaran skalar ? Berilah contohnya masing- masing

lima macam !

2. Sebutkan besaran-besaran yang termasuk besaran pokok dan besaran turunan.

3. Sebutkan macam-macam konversi satuan besaran pokok dari SI ke cgs !

4. Carilah kesetaraan antara 1 inchi = ......m, 1 ons = ...... gram, 1 liter = ...... cm3.

5. Konversikan kelajuan 72 km/jam ke dalam satuan m/s !

6. Sebuah balok massanya 50 gram berbentuk kubus dengan panjang rusuk 4 cm.

Bagaimana cara menentukan volumenya ? Berapakah massa jenisnya ?

7. Tulislah hasil pengukuran berikut ini

a

c

134

8. Temukan dimensi dari beda potensial listrik. Hambatan listrik, konstanta gravitasi umum,

konstanta Coulomb!

9. Resultan dua buah vektor yang saling tegak lurus adalah 35 satuan. Salah satu vektor

besarnya 28 satuan. Hitunglah besar vektor yang lain.

10. Resultan dua buah vektor yang besarnya 13 satuan dan 14 satuan adalah 15 satuan. Jika

sudut yang diapit oleh vektor semula yaitu q, maka hitunglah tg q.

11. Tentukan resultan A + b + C dari vektor-vektor berikut

12. Sebuah benda ditarik oleh dua buah gaya masing-masing besarnya 6 newton. Kedua gaya

itu membentuk sudut 600. Berapakah besar resultan kedua gaya tersebut ?

13. Jika V1 = i + 3j

V2 = 3i – 2j

V3 = 4i – 4j

Hitunglah:

a. V1 x (V2 + V3)

b. (V1 x V2) . V3

c. Sudut antara V2 dan V3

14. Enam buah vektor bertitik tangkap di 0 pada koordonat kartesius. Sudut yang dibentuk

oleh masing-masing vektor dengan sumbu x+ serta besarnya adalah sebagai berikut :

v1 00 8 satuan

v2 450 2 2 satuan

v3 600 6 satuan

v4 1350 4 2 satuan

v5 1800 4 satuan

v6 2400 6 satuan

Tentukan resultan dari keenam vektor tersebut dan arah yang dibentuk resultan tersebut

dengan sumbu x.

15. Seseorang berjalan ke arah utara sejauh 4 m dan kemudian berlari ke arah selatan sejauh

6 m selama 4 detik. Tentukan:

a. perpindahan dan kecepatan rata-rata

135

b. jarak yang ditempuh dan laju rata-rata

16. Suatu mobil bergerak dipercepat beraturan dengan kecepatan awal 7,2 km/jam dan

mempunyai percepatan 4 m/det2. Setelah menempuh jarak 112 m, gerakannya menjadi

beraturan dengan kecepatan yang didapat pada saat itu. 15 detik kemudian diganti lagi

dengan perlambatan yang beraturan sebesar 8 m/det2.

a. Setelah berapa detik mobil itu berhenti?

b. Berapa panjang jarak seluruhnya?

17. Pada sebuah benda yang mula-mula berada dalam keadaan diam bekerja suatu gaya yang

berlawanan arah dengan gaya semula sebesar 2,25 kg mulai bekerja pada benda itu.

Sehingga setelah 60 detik benda berhenti. Hitung gaya tersebut (g = 10 m/det2)

18. Sebuah kapal udara terbang dengan kecepatan 400 km/jam. Pada ketinggian tersebut ada

angin dari barat dengan kecepatan 250 km/jam. Apabila arah yang dituju adalah tepat

utara, dengan haluan berapa kapal udara itu harus dikemudikan? Dan berapa kecepatan

dasarnya?

19. Dari suatu tempat setinggi 600 m dari tanah ditembakkan suatu peluru dengan arah tegak

lurus ke atas serta mempunyai kecepatan awal 80 m/det. Berapa detik kemudian harus

dilemparkan dari tempat tersebut suatu benda tegak lurus ke bawah dengan kecepatan 25

m/det supaya benda dan peluru itu jatuh di tanah secara bersamaan? (g = 10 m/det2)

20. Sebuah mobil bergerak pada suatu jalan yang lurus pengemudi mencatat laju yang

tertulis pada spedometer dan membuat grafik v-t seperti gambar di bawah ini.

s (meter)

3 5 7 t (menit)

a. Tentukan berapa jarak yang ditempuh dalam waktu 7 menit

b. Pada saat mana mobil kembali ke tempat semula.

c. Hitung perpindahan dari t = 0 sampai t = 10 menit.

136

300

-200

137