1. Konsep Gerak
Setiap benda selalu bergerak melaui lintasannya. Lintasannya berupa lintasan lurus, melingkar, parabola, atau tidak beraturan. Benda yang melintas pada lintasan lurus melibatkan jarak, waktu dan kecepatan.
Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh. Perpindahan adalah selisih jarak lurus antara posisi awal dengan posisi akhir. Contohnya jarak rumah kamu dengan sekolah adalah 2 km. Apabila kamu berangkat dan pulang sekolah, maka jarak yang kamu tempuh adalah 4 km. Tetapi perpindahanya adalah nol. Karena tidak ada jarak posisi awal dan jarak posisi akhir.
Kelajuan adalah kemampuan menempuh jarak tertentu pada setiap detiknya. Bisa dirumuskan dengan :
Keterangan :
v = kelajuan (m/s)
s = jarak tempuh (m)
t = waktu (s)
Kecepatan adalah kemampuan mengukur perpindahan gerak benda tiap satuan waktu. Bisa dirumuskan dengan :
Keterangan :
v⃗ = kecepatan (km/jam)
Δs = perpindahan (m)
t = waktu (s)
Kelajuan dan kecepatan memiliki definisi yang berbeda, namun pada Gerak Lurus Beraturan (GLB), kecepatan dan kelajuan memiliki nilai, simbol (v) dan satuan (m/s) yang sama.
Percepatan adalah perubahan kecepatan pada setiap waktu. Percepatan bisa dirumuskan dengan :
Keterangan :
= percepatan (m/s²
= perubahan kecepatan (m/s)
= perubahan waktu (s)
= kecepatan akhir (m/s)
= kecepatan awal (m/s)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak yang memiliki perubahan kecepatan sellau tetap pada setiap detiknya.
Percepatan tidak hanya dimiliki benda yang bergerak horizontal, pada benda yang bergerak vertikal pun memiliki percepatan yaitu percepatan gravitasi. Percepatan gravitasi atau disebut juga gaya gravitasi adalah gaya tarik benda oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan yaitu 9,8 m/s² atau 10 m/s².
Gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya dapat mengubah kecepatan, bentuk, dan arah. Gaya dibagi menjadi 2 yaitu gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
Gaya sentuh contohnya gaya otot dan gaya gesek. Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot oleh rangka tubuh. Misalnya, seseorang akan memanah dengan menarik mata panah kearah belakang.
Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya 2 benda yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda. Contohnya, gaya gesek antara meja dengan lantai ketika meja didorong.
Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan sentuhan langsung pada benda yang dikenainya. Contohnya, ketika mendekatkan magnet dengan paku besi, paku besi akan tertarik dan menempel pada magnet. Hal ini dipengaruhi oleh gaya magnet.
Contoh Soal
Saat mendekati lampu lalu lintas, mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan sebesar 72 km/jam (20 m/s) diperlambat hingga 0 km/jam dalam selang waktu 5 sekon dengan proses perubahan seperti dalam tabel berikut ini:
Penyelesaian:
Berdasarkan data yang terdapat pada tabel di atas, dapat diketahui perlambatan mobil sebesar 4 m/s. Nilai tersebut diperoleh dari:
Karena perubahan kecepatan mobil dalam setiap sekon selalu tetap, maka percepatan gerak mobil adalah tetap sehingga mobil tersebut bergerak lurus berubah beraturan (GLBB).
Percepatan benda tidak berlaku pada kendaraan yang sedang bergerak secara horisontal, tetapi juga pada benda yang bergerak secara vertikal.
Semua benda yang ada di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi. Gaya gravitasi yang dimaksud adalah gaya tarik benda oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan yaitu sebesar 9,8 m/s² (percepatan gravitasi).
Untuk memudahkan dalam perhitungan, percepatan gravitasi bumi dibulatkan menjadi 10 m/s².
2. Hukum Newton
a. Hukum I Newton
menyatakan bahwa sifat inersia benda yang tidak mengalami resultan gaya (∑F = 0) akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan. Sifat inersia atau kelembaman adalah sifat benda yang memiliki kecenderungan untuk mempertahankan keadaan diam atau bergerak dengan kecepatan tetap. Contoh Hukum I Newton yaitu ketika kita berada didalam mobil, kemudian sopir ngerem dengan tiba – tiba, maka badan kita akan bergerak ke depan. Hal ini badan kita mempertahankan keadaan untuk tetap diam
b. Hukum II Newton menyatakan bahwa percepatan gerak benda berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massanya. Atau bisa dirumuskan dengan :
Keterangan :
a = percepatan (m/s²)
∑F = gaya (N)
m = massa benda (kg)
Contoh Hukum II Newton yaitu saat memindahkan meja yang ringan akan lebih cepat daripada memindahkan lemari yang berat jika gaya dorong kita sama. Hal ini karena meja memiliki masssa yang lebih kecil daripada lemari. Semakin kecil massa benda, maka semakin besar percepatannya. Begitu pula sebaliknya.
c. Hukum III Newton menyatakan bahwa ketika benda pertama memberi gaya aksi (Faksi) pada benda kedua, maka benda kedua akan memberi gaya reaksi (Freaksi) yang sama besar pada benda pertama tetapi berlawanan arah. Atau bisa dirumuskan : Faksi = – Freaksi.
Contoh Hukum III Newton yaitu pada saat kita berenang. Ketika berenang, tangan mengayuh ke belakang (melakukan gaya aksi), dan air akan mendorong kita melaju kedepan (melakukan gaya reaksi).