MAKALAH FISIKA“KENEMATIKA DUA DIMENSI”

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG MASALAH

Fisika merupakan salah satu cabang ilmu pengetahuan alam yang pada hakikatnya mempelajari aktifitas-aktivitas fisik manusia dengan alam disekitarnya. Dengan mempelajari ilmu fisika, kita dapat mengetahui apa sebanarnya yang kita alami selama kita hidup di dunia.

Pada kesempatan kali ini kami telah menyusun makalah untuk memenuhi tugas mata kuliah fisika dasar. Kami mengangkat tofik pembahasan yaitu KINEMATIKA DUA DIMENSI

1.2  RUMUSAN MASALAH

Beberapa rumusan masalah diantaranya sebagai berikut :

         1)      Gerak jatuh bebas

          2)      Gerak peluru   

          3)      Gerak relatif

1.3  TUJUAN PENULISAN

Tujuan penulisan dalam penyusunan rumusan masalah tersebut adalah untuk mengetahui beberapa hal berikut ini:

         a.       Mengetahui definisi gerak jatuh bebas

         b.      Mengetahui definisi gerak peluru

         c.       Mengetahui definisi gerak relatif

1.4  MANFAAT PENULISAN

Manfaat penulisan makalah adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah fisika dasar yang di bimbing oleh ibu PRISMA GITA AZHAR,M.Pd.Si

BAB II

PEMBAHASAN

2.1  KINEMATIKA DUA DIMENSI

Kinematik adalah  ilmu mekanika yang membahas tentang gerak benda tanpa mempersoalkan penyebabnya. Ruang lingkup kenematika meliputi jarak, perpindahan, kecepatan, kelajuan, percepatan  dan gerak lurus beraturan serta gerak lurus berubah beraturan. Dalam kinematika satu dimensi kita hanya menggunakan satu sumbu koordinat, sehingga tanda vektor tidak terlalu penting. Tetapi dalam kinematika dua dimensi ini tanda vektor manjadi sangat penting.

2.4  GERAK JATUH BEBAS

Gerak jatuh bebas adalah  sebuah gerak yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa adanya kecepatan awal. Gerak jatuh bebas ialah gerak jatuh yang hanya dipengaruhi oleh gaya tarik bumi dan bebas dari hambatan gaya-gaya lain. Gerak jatuh bebas termasuk GLBB dipercepat dengan kecepatan awal Vo = nol dan percepatan sebesar percepatan gravitasi (g)

Secara matematis, gerak jatuh bebas ditulis:

vt = v0 + a.t

Karena v0 = 0 dan a = g, maka rumus di atas berubah menjadi:

vt = g.t

keterangan : vt = kecepatan (m/s), g = percepatan gravitasi (m/s2), dan t = waktu (s).

Adapun rumus untuk mencari suatu ketinggian benda (h) bisa mengganti persamaan gerak lurus berubah beraturan, sehingga di dapatkan persamaan ketinggian benda untuk gerak jatuh bebas yakni:

h = ½ g.t2

Untuk menentukan kecepatan benda yang jatuh bebas dari ketinggian h, dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:

vt 2 = 2gh

contoh soal :

1). Suatu benda dilepaskan dari ketinggian 20 meter di atas tanah (g = 10 m/s^2). Berapakah kecepatan benda sesudah mencapai ketinggian 15 meter di atas tanah?

Penyelesaian:

Diketahui:

h1=20m
h2=15m
g = 10 m/s^2

Ditanyakan:

vt = ….?

Jawab:

h=h1–h2
h=20–15
h=5m
Kemudian dapat kita tentukan kecepatan akhirnya:

vt2=2gh
vt2=2.10.5
vt2=100
vt=
vt=10m/s
Jadi, kecepatan jatuh dari benda tersebut adalah 10 m/s.

2.3  GERAK PELURU/ GERAK PARABOLA

Gerak Parabola juga dikenal sebagai Gerak Peluru. Dinamakan Gerak parabola karena lintasannya berbentuk parabola, bukan bergerak lurus. Contoh bentuk gerak ini dapat kita lihat pada gerakan bola saat dilempar, gerakan pada peluru meriam yang ditembakkan, gerakan pada benda yang dilemparkan dari pesawat dan gerakan pada seseorang yang melompat maju.

Untuk mempermudah pemahaman kamu, perhatikan gambar lintasan gerak parabola dan komponennya di bawah ini.

[Sumber Gambar: Douglas C. Giancoli, 2005]

Jika kita memerhatikan gambar diatas, kita dapat menyimpulkan bahwa gerak parabola memiliki 3 titik kondisi,Pada titik A, merupakan titik awal gerak benda. Benda memiliki kecepatan awal  .Pada titik B, benda berada di akhir lintasannya.Pada titik C, merupakan titik tertinggi benda. Benda berada pada ketinggian maksimal  , pada titik ini kecepatan vertikal benda besarnya 0 (nol) ( ).

Komponen Gerak pada Gerak Parabola

Gerak Parabola merupakan gabungan dari dua komponen gerak, yakni komponen gerak horizontal (sumbu x) dan komponen gerak vertikal      (sumbu y).

Mari kita bahas kedua komponennya:

§  Komponen gerak parabola sisi horizontal (pada sumbu X): 

§  Komponen gerak horizontal besarnya selalu tetap dalam setiap rentang waktu karena tidak terdapat percepatan maupun perlambatan pada sumbu x  , sehingga:

§  Terdapat sudut (θ) antara kecepatan benda (V) dengan komponen gerak horizontal   dalam setiap rentang waktu, sehingga:

§  Karena tidak terdapat percepatan maupun perlambatan pada sumbu X, maka untuk mencari jarak yang ditempuh benda (x) pada selang waktu (t) dapat kita hitung dengan rumus:

§  Komponen gerak parabola sisi vertikal (pada sumbu y): 

§  Komponen gerak vertikal besarnya selalu berubah dalam setiap rentang waktu karena benda dipengaruhi percepatan gravitasi (g) pada sumbu y. Jadi kamu harus pahami bahwa benda mengalami perlambatan akibat gravitasi 

§  Terdapat sudut [θ] antara kecepatan benda (V) dengan komponen gerak vertikal  , sehingga:

§  Karena dipengaruhi percepatan gravitasi, maka komponen gerak vertikal   pada selang waktu (t) dapat kita cari dengan rumus:

§  Kita dapat mencari ketinggian benda (y) pada selang waktu (t) dengan rumus:

§  Terdapat pula persamaan-persamaan untuk menentukan besaran gerak parabola lainnya:

§  Apabila tidak diketahui komponen waktu, kita dapat langsung mencari jarak tempuh benda terjauh ( ), yakni dari titik A hingga ke titik B, dengan menggabungkan kedua komponen gerak.
Komponen gerak horizontal:

Komponen gerak vertikal:


Dengan mensubstitusikan kedua persamaan diatas, kita mendapatkan persamaan:

§  Kita dapat pula langsung menghitung ketinggian benda maksimum   dengan persamaan:

§  Selain itu, dengan dengan menggunakan teorema Pythagoras kita dapat mencari kecepatan benda jika kedua komponen lainnya diketahui.

§  Jika diketahui kedua komponen kecepatan, kita juga dapat mengetahui besarnya sudut θ yang dibentuk, yaitu:

Keterangan :

·         Vox = kecepatan awal sumbu x ( m/s )

·         Voy = kecepatan awal sumbu y ( m/s ) vx = kecepatan setelah waktu ( t ) tertentu pada sumbu ( m/s )

·         Vy = kecepatan setelah waktu nya ( t ) tertentu pada sumbu y ( m/s )

·         Vr = kecepatan total ( m/s )

·         x = kedudukan benda pada sumbu x nya ( horizontal ) ( m )

·         y = kedudukan benda nya pada sumbu y ( vertikal ) ( m )

·         t = waktu ( s )

·         g = percepatan gravitasi ( m/s )

·         θ = sudut elevasi ( º )

Contoh soal:

Sebuah peluru ditembakkan secara mendatar dengan kelajuan 50 m/s dari sebuah meriam dari atas sebuah gunung, Jika percepatan gravitasi bumi yakni 10 m/s², dan ketinggian bukit 100 m. Berapa Waktu yang diperlukan peluru untuk menyentuh tanah dan berapa jarak mendatar yang dicapai peluru tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui :

·         Percepatan gravitasi bumi = 10 m/s2

·         Ketinggian bukit = 100 m

Ditanya :

·         Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai tanah

Pembahasan :

a) Waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai tanah

Y = ½ gt²
Y = ½ g t2
100 = (½)(10) t2
t = √20 = 2√5 sekon

Jadi, waktu yang diperlukan peluru mencapai tanah adalah 2√5 sekon

2.4  GARAK RELATIF

Gerak Relatif adalah suatu pergerakan benda yang sangat terpengaruh dengan titik acuannya dan gerak relatif terjadi apabila suatu benda bergerak terhadap benda lainnya. Suatu benda dapat dikatakan benda bergerak apabila ada suatu pergeseran posisi yang terjadi dan benda bergerak bisa secara menjauh ataupun mendekat. Tak hanya itu gerak benda juga dapat terjadi akibat adanya gravitasi bumi dan gerak benda pada umumnya dipengaruhi oleh 2 jenis energi yaitu energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial adalah energi yang bisa mempengaruhi pergerakan suatu benda akibat posisi ketinggian benda dan energi kinetik yaitu energi yang sangat dibutuhkan saat adanya suatu pergerakan benda dengan keadaan masa tertentu.

Contoh gerak relatif di kehidupan sehari-hari:

1.      Gerak pohon terhadap manusia

Gerak pohon terhadap manusia menjadi contoh gerak relatif dan titik acuannya terdapat pada pohonnya. Pergerakan pada benda akan membuat wujud zat menjadi berubah dan hal ini mempengaruhi hasil pergerakan suatu benda. Pohon menjadi sumber daya alam yang ada di Indonesia dan pohon memiliki banyak sekali fungsi bagi kehidupan manusia. Ada banyak sekali fungsi pohon dan Indonesia menjadi salah satu negara yang memiliki berbagai jenis pohon. Manusia memang memiliki ketergantungan terhadap suatu pohon, karena dengan pohon berbagai kebutuhan manusia bisa terpenuhi dan pohon bermanfaat bagi berbagai aspek kehidupan.

2.      Gerak kendaraan terhadap gedung

Gerak suatu kendaraan seperti mobil atau motor terhadap suatu bangunan atau gedung menjadi salah satu contoh gerak relatif dengan titik acuan bangunan atau gedung dan gerak ini menjadi salah satu gerak yang sangat sering dijumpai. Gerak relatif memang menghasilkan perubahan wujud zat suatu benda dan gerak kendaraan menjadi contoh gerak relatif antara benda terhadap benda. Indonesia kini menjadi salah satu negara yang kaya akan berbagai jenis kendaraan dan hal ini terbukti dari banyaknya kemacetan yang terjadi di berbagai wilayah, salah satu wilayah yang memiliki kemacetan terparah adalah Ibukota Jakarta. Motor dan mobil menjadi kendaraan yang sangat mendominasi jalanan Indonesia.

3.      Gerak kereta api terhadap lintasan

Gerak kereta api terhadap lintasannya menjadi contoh gerak relatif dengan titik acuannya lintasan dan gerak kereta api terhadap lintasan sudah terjadi sejak jaman dahulu, karena kereta api menjadi salah satu alat transportasi jaman dulu yang ada di Indonesia. Banyak benda yang mengalami perubahan wujud benda secara kimia, hal ini menjadi dasar banyaknya gerak benda yang terbentuk dan gerak relatif bisa terjadi antara benda dengan benda. Kereta api menjadi salah satu alat transportasi yang bertarif ekonomis di Indonesia dan dengan banyaknya kereta api membuat kemacetan di berbagai wilayah menjadi terhindarkan, kini kereta api juga sudah mengalami kemajuan dengan menerapkan sistem beli tiket dengan cara online.

4.      Gerak manusia terhadap jalan raya

Gerak yang dilakukan manusia terhadap jalan raya menjadi salah satu contoh gerak relatif yang terjadi dan pada gerak ini jalan raya menjadi titik acuannya. Gerak suatu benda juga sangat terpengaruh oleh gelombang elektromagnetik dan banyak benda yang bisa bergerak akibat pengaruh dari gelombang elektromagnetik. Manusia pasti akan melakukan perjalanan atau beraktivitas di sekitar jalan raya, baik itu dengan cara berjalan kaki ataupun saat menaiki kendaraan. Jalan raya memiliki peranan yang sangat penting bagi keberlangsungan ekonomi kerakyatan, karena dengan jalan raya bisa menjadi salah satu akses penghubung antar kota di Indonesia. Kini pembangunan jalan raya menjadi salah satu fokus pemerintah dan dengan terbangunnya akses jalan yang luas perekonomian Indonesia akan semakin merata.

5.      Gerak manusia terhadap tempat ibadah

Gerak manusia terhadap tempat ibadah menjadi salah satu contoh gerak relatif yang terjadi di kehidupan sehari-hari dan banyak juga gerak benda yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Rumah ibadah menjadi salah satu tempat penting bagi umat beragama dan Indonesia menjadi negara yang terdiri dari berbagai aliran agama. Agama mayoritas di Indonesia adalah agama islam dan keberadaan masjid sangatlah mudah ditemukan di berbagai wilayah Indonesia. Masjid menjadi tempat yang sangat sakral bagi umat islam dan saat hari Idul Fitri tiba, banyak orang islam berkumpul melaksanakan ibadah bersama-sama. Sedangkan gereja menjadi tempat ibadah umat kristen dan kini pembangunan gereja sudah lumayan banyak di Indonesia.

RUMUS GERAK RELATIF

Gerak relatif sangat tergantung pada 2 konsep yaitu gerak luruh beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB):

1. Rumus Gerak Lurus Beraturan

∆v = v2 – v1
∆s = s2 – s1

∆v = kecepatan relatif dan ∆s = perpindahan relatif.

2. Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan

∆v = v2 – v1
∆s = s2 – s1
∆a = a2 – a1

∆v = kecepatan relatif, ∆a = jarak relatif dan ∆s = perpindahan relatif

Contoh soal:

1.)Saat motor A berjalan dengan kecepatan sekitar 60 km/jam dan dibelakngnya motor B sekitar 1,4 km. Motor B sedang melakukan pengejaran terhadap motor A dengan kecepatan 64 km/jam.

·         Berapa waktu motor B untuk melakukan pengejaran terhadap motor A?

vA = 60 km/jam
vB = 64 km/jam
SAB = 1,4 km

Dari hasil pemaparan soal diatas, maka diperoleh hubungan antara SA dengan SB sebagai berikut:

SB = SA + 1,4
VBT = VAT + 1,4
64t = 60t + 1,4
4t = 1,4
t = 0,35 jam

·         Berapa total jarak tempuh yang harus didapat motor B setelah menyusul motor A?

Dari jawaban soal pertama didapat bahwa motor B memerlukan waktu 0,35 jam untuk mengejar mobil A dan jarak tempuh yang harus didapat adalah:

SB = VBt
SB = 64 x 0,35
SB = 2,24

BAB III

PENUTUP

1.1  KESIMPULAN

Dari penjelasan di atas dapat kita ketahui bahwa:

Kinematika merupakan salah sata bahasab fisika yang mengulas gerakan benda tanpa menghubungkan benda sebut bergerak. Ruang lingkup kinematika meliputi jarak,perpindahan, kecepatan,kelajun, percepatan, dan gerak lurus beraturan serta gerak lurus berubah beraturan

Gerak jatuh bebas adalah  sebuah gerak yang jatuh dari suatu ketinggian tanpa adanya kecepatan awal. Gerak jatuh bebas ialah gerak jatuh yang hanya dipengaruhi oleh gaya tarik bumi dan bebas dari hambatan gaya-gaya lain. Gerak jatuh bebas termasuk GLBB dipercepat dengan kecepatan awal Vo = nol dan percepatan sebesar percepatan gravitasi (g)

Gerak Parabola juga dikenal sebagai Gerak Peluru. Dinamakan Gerak parabola karena lintasannya berbentuk parabola, bukan bergerak lurus. Contoh bentuk gerak ini dapat kita lihat pada gerakan bola saat dilempar, gerakan pada peluru meriam yang ditembakkan, gerakan pada benda yang dilemparkan dari pesawat dan gerakan pada seseorang yang melompat maju.

Gerak Relatif adalah suatu pergerakan benda yang sangat terpengaruh dengan titik acuannya dan gerak relatif terjadi apabila suatu benda bergerak terhadap benda lainnya. Suatu benda dapat dikatakan benda bergerak apabila ada suatu pergeseran posisi yang terjadi dan benda bergerak bisa secara menjauh ataupun mendekat. Tak hanya itu gerak benda juga dapat terjadi akibat adanya gravitasi bumi dan gerak benda pada umumnya dipengaruhi oleh 2 jenis energi yaitu energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial adalah energi yang bisa mempengaruhi pergerakan suatu benda akibat posisi ketinggian benda dan energi kinetik yaitu energi yang sangat dibutuhkan saat adanya suatu pergerakan benda dengan keadaan masa tertentu.

1.2  SARAN

Dengan adanya bahasan kenematika serta penerapannya dalam kehidupan, diharapkan ada tindak lanjut dalam penerapan kinematika selanjutnya. Dengan demikian dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini,tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya karena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini

   Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman sudi memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurannya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada umumnya.