POSISI, JARAK, KECEPATAN, DAN PERCEPATAN

1. Posisi

Tempat di mana sebuah benda berada disebut dengan posisi. Dalam fisika, posisi biasanya dinyatakan dengan menggunakan titik koordinat yang diukur dari sebuah titik acuan tertentu.

Contoh: Mobil yang berada pada sebuah tempat seperti pada gambar di bawah ini.

 

2. Jarak dan Perpindahan 

Jika sebuah benda berubah posisinya, maka kita sebut benda tersebut berpindah atau mengalami perpindahan. Jadi perpindahan adalah perubahan posisi benda. Perpindahan harus disertai dengan arahnya.Perpindahan berbeda dengan jarak. Jika perpindahan adalah perubahan posisi benda, maka jarak adalah berapa jauh benda berpindah. Contoh: Kamu berlari mengelilingi lintasan berbentuk lingkaran. Misalkan kamu mulai berlari dari sebuah titik pada lintasan, yang ditandai sebagai titik O. Kamu lalu berhenti pada titik O tersebut setelah berlari satu putaran. Dari kejadian ini, maka perpindahanmu adalah nol! Mengapa? Karena dari titik asalmu berlari, yaitu titik O, menuju ke titik akhirmu berlari tidak berubah, yaitu kamu kembali ke O. Jadi titik awal dan titik akhir tidak mengalami perubahan. Bagaimana dengan jarak? Jarak yang kamu tempuh adalah panjang lintasan yang yang kamu lalui.

Jarak dan perpindahan sangat berhubungan. Jarak menyatakan berapa jauh benda berpindah, sedangkan perpindahan menyatakan berapa jarak perpindahan benda dari posisi awalnya ke posisi akhirnya yang disertai dengan arah perpindahan tersebut. Kedua istilah ini mewakili apa yang disebut besaran skalar dan besaran vektor. Jarak merupakan besaran skalar karena hanya menyatakan nilai saja, yaitu berapa jaraknya. Di sisi lain perpindahan merupakan contoh dari besaran vektor yaitu besaran yang selain harus dinyatakan nilainya juga harus dinyatakan arahnya.

Satuan dalam sistem internasional untuk menyatakan ukuran perpindahan atau jarak adalah meter.

3. Kelajuan dan Percepatan 

Atau : $${\rm{kelajuan}}\ \ {\rm{rata – rata}}\ \ = \frac{{{\rm{jarak}}\ \ {\rm{yang}}\ \ {\rm{ditempuh}}}}{{{\rm{selang}}\ \ {\rm{waktu}}\ \ {\rm{tempuh}}}}$$ Dalam bentuk matematika $$ v_{rata}=\frac {d}{\Delta t} $$ Demikian pula untuk kecepatan rata-rata

$${\rm{kecepatan}}\ \ {\rm{rata – rata}}\ \ = \frac{{{\rm{perpindahan}}}}{{{\rm{selang}}\ \ {\rm{waktu}}\ \ {\rm{tempuh}}}}$$ $${v_{rata}} = \frac{{\Delta d}}{{\Delta t}} = \frac{{{d_t} – {d_o}}}{{{t_t} – {t_o}}} $$

d = jarak atau perpindahan
d_t = posisi akhir
d_o = posisi mula-mula
t_t = waktu akhir
t_o = waktu mula-mula.

Tanda “∆” pada persamaan di atas menyatakan perubahan. Jadi ∆d menyatakan perubahan posisi yaitu jarak atau perpindahan.

Mengapa ada kata “rata-rata” pada persamaan di atas? Apa bedanya dengan kelajuan atau kecepatan tanpa kata “rata-rata”?

Kita harus menyertakan kata “rata-rata” pada kecepatan atau kelajuan karena pada selang waktu tertentu yang kita tinjau kecepatan kita pasti berubah-ubah atau tidak tetap. Jadi nilai kecepatan atau kelajuan rata-rata itu menyatakan nilai kelajuan atau kecepatan yang berlaku secara keseluruhan selama selang waktu terjadinya gerak yang jadi perhatian kita.

Selain kecepatan atau kelajuan rata-rata, juga dikenal kecepatan atau kelajuan sesaat. Kata “sesaat” di sini menunjukkan bahwa kecepatan atau kelajuan tersebut adalah kecepatan atau kelajuan pada waktu tertentu saja.

Bagaimana dengan kecepatan sesaat?

Pada contoh di atas, kecepatan sesaat yang bisa kita ketahui nilainya adalah kecepatan saat kamu sedang menunggu temanmu. Pada saat itu kamu tentu harus berhenti sehingga kecepatan sesaat saat itu adalah nol. Sekali lagi, kecepatan sesaat adalah kecepatan pada saat yang ditinjau itu, sedangkan kecepatan rata-rata atau kelajuan rata-rata berkaitan dengan kecepatan secara umum dalam selang waktu tertentu yang ditinjau.

4. Percepatan 

Contoh 1.

Benyamin melihat sebuah kilatan cahaya dari jendela kamarnya. Saat kilatan dilihatnya, Benyamin menghitung bahwa diperlukan waktu 10 sekon kemudian setelah kilatan tersebut baru terdengar suara gemuruh guntur. Misalkan kecepatan suara di udara adalah 340 m/s. Berapa jauh kilat tersebut terjadi dari tempat Benyamin? (catatan: kelajuan cahaya yang besarnya 3 x 10⁸ m/s jauh lebih besar dibandingkan kecepatan suara. Itulah sebabnya kamu akan melihat kilat dulu sebelum mendengarkan suara guntur, meskipun keduanya terjadi pada waktu yang hampir bersamaan.)

Diketahui : 
Kecepatan rata-rata suara v_rata = 340 m/s
Selang waktu terdengarnya suara = 10 s

Ditanyakan : ∆d = ….  

Penyelesaian :

Persamaan : $$ v_{rata}=\frac{\Delta d}{\Delta t}$$ Dari persamaan di atas kita bisa ubah menjadi $$ \Delta d=v_{rata} \Delta t=\left (340 \right)\left(10 \right)\ \rm m$$ Jadi kilat tersebut terjadi pada jarak 3400 meter dari tempat Benyamin.

Contoh 2.

Hewan yang paling lamban yang pernah ditemukan adalah seekor kepiting yang ditemukan di Laut merah. Hewan ini bergerak dengan kelajuan rata-rata sebesar 5,70 km/tahun. Berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh kepiting ini untuk menempuh jarak 100 km?

Diketahui :
∆d = 100 km
v_rata = 5,70 km/tahun

Ditanyakan: ∆t = …

Penyelesaian

Dari persamaan $v_{rata}=\frac {\Delta d}{\Delta t}$  bisa dituliskan menjadi $ \Delta t=\frac{\Delta d}{v_{rata}}$    sehingga $$ \Delta t = \frac {\Delta d}{v_{rata}}=\frac {1000}{570}=17,5\ \rm tahun $$

Contoh 3 

Tiffany, yang sedang berusaha agar dapat menonton sebuah film baru yang menarik di bioskop, menemukan banyak masalah dengan mobilnya. Karena waktu mulainya pemutaran film tersisa 8 menit, dia akhirnya memanggil sebuah taksi dan meminta untuk mengantarkannya ke bioskop melalui sebuah jalan sepanjang 1000 m dengan kelajuan 25 m/s. Di ujung jalan, sopir taksi harus menunggu selama 1,5 menit karena lampu lalu lintas menyala merah untuk selanjutnya berbelok ke utara memasuki sebuah jalan yang padat sehingga sopir hanya bisa menjalankan mobil dengan kecepatan 10 m/s. Setelah melewati jalan tersebut sejauh 1700 m, Tiffany akhirnya sampai di bioskop. Apakah Tiffany sampai sebelum film dimulai?

Solusi :
Kita harus membagi soal ini ke dalam dua bagian, yaitu: (1) saat menempuh jalan sepanjang 1000 m dengan kelajuan 25 m/s dan (2) saat menempuh jalan sejauh 1700 m dengan kelajuan 10 m/s.

Untuk bagian (1)

Diketahui :
∆d = 1000 m
v_rata = 25 m/s

Ditanyakan : ∆t = …. ?

Penyelesaian : $$ \Delta t=\frac {\Delta d}{v_{rata}}=\frac {1000}{25}=20\ \rm sekon $$ Untuk Bagian (2) 

Diketahui:
∆d = 1700 m
vrata = 10 m/s

Ditanyakan : ∆t = …. ?

Penyelesaian : $$ \Delta t = \frac {\Delta d}{v_{rata}}=\frac{1700}{10}=170\ \rm sekon $$ Saat menunggu lampu lalu lintas menyala hijau, Tiffany juga membutuhkan waktu yaitu 1,5 menit atau 1,5 menit x 60 sekon/menit = 90 sekon.

Jadi waktu total Tiffany untuk mencapai gedung pertunjukan adalah 40 sekon + 170 sekon + 90 sekon = 300 sekon. Karena 1 sekon sama dengan 1/60 menit, maka 300 sekon sama dengan 300 x (1/60) menit = 5 menit. Jadi Tiffany masih punya waktu 3 menit sebelum film dimulai.

Contoh 4

Grace sedang mengendarai mobil sportnya dengan kelajuan 30 m/s saat sebuah bola menggelinding di depan mobilnya. Grace kemudian mengerem dan berhasil menghentikan laju mobilnya dalam waktu 3 sekon. Berapakah percepatan mobil Grace?

Diketahui :
vo = 30 m/s
vt = 0 (mobil berhenti)
∆t = 3 sekon

Ditanyakan : a = … ?

Persamaan dasar $$a=\frac {v_t – v_0}{\Delta t} $$ Masukkan nilai-nilai yang diketahui $$ a=\frac {0-30}{3}=-10\ \rm {m/s^2} $$ Jadi percepatan mobil Grace adalah – 10 m/s₂. Tanda negatif pada hasil ini menunjukkan bahwa mobil mengalami perlambatan. Karena percepatan (atau perlambatan) merupakan perubahan kecepatan, maka hasil ini berarti bahwa mobil Grace mengalami pengurangan kecepatan sebesar 10 m/s tiap sekon.

Nah, itulah beberapa contoh kita yang berkaitan dengan konsep-konsep dasar gerak.

Kira-kira bisakah Anda menyelesaikan soal-soal yang serupa dengan soal-soal di atas? Soal-soal tentang gerak selalu muncul dalam ujian. Silakan lihat di Soal dan Pembahasan UN 2014, 2016, 2017. Saya akan membantu Anda jika Anda menemui kesulitan.

Saya menunggu Anda kembali ke laman ini!