Selasa, 16 Desember 2014

Analisis Gerak



I.                   Judul Praktikum : Analisis Gerak pada Jalan Cepat 50 meter
II.                Tujuan Praktikum          :
1.      Mengukur kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata jalan cepat 50 m.
2.      Mengetahui hubungan posisi terhadap waktu pada jalan cepat 50 m.
3.      Mengetahui hubungan kecepatan terhadap waktu pada jalan cepat 50 m.
4.      Menentukan jenis gerak lurus pada praktikum jalan cepat 50 m.

III.              Landasan Teori  :
A.    Gerak
Benda dikatakan bergerak jika mengalami perubahan posisi terhadap titik acuan tertentu. Gerak juga dapat dikatakan sebagai perubahan posisi dalam selang waktu tertentu. Gerak bersifat relatif. Jadi, penempatan kerangka acuan menjadi hal yang penting. Misalnya, ada seorang sedang berlari di atas treadmill (mesin lari fitness). Orang tersebut tidak dapat dikatakan bergerak karena dia diam terhadap titik acuannya (lari di tempat).
Dalam dunia Fisika jenis gerak dari suatu benda dapat ditentukan oleh sebuah lintasan yaitu :
1.      Bila suatu benda bergerak dengan lintasannya berupa garis maka dikatakan benda tersebut bergerak lurus. Kita anggap A adalah sebuah benda yang bergerak kekanan, sedangkan B bergerak kearah kiri. Maka benda A tersebut dikatakan bernilai positif sedangkan B dikatakan bernilai negatif. Jadi panjang lintasan gerakan A adalah +A sedangkan panjang lintasan B adalah -B.
2.      Bila suatu benda bergerak dengan litasan berbentuk parabola, maka benda tersebut dinamakan gerak Parabolik. Benda A bergerak dari arah kiri mengikuti gerakan parabolik maka panjang lintasannya dipengaruhi oleh besarnya sudut ketika pertama kali dia melintas.
3.      Bila suatu benda bergerak dengan lintasannya berupa lingkaran, maka benda tersebut disebut gerak melingkar. Benda A bergerak mengikuti lintasan berupa lingkaran, maka panjang lintasannya dipengaruhi oleh besarnya jari-jari dari suatu lingkaran dimana benda tersebut bergerak.


B.     Jarak dan Perpindahan
Dalam Fisika Gerak, selain gerak benda, jarak dan perpindahan juga merupakan hal yang dipelajari. Sebagai contoh, Rima berjalan 4 meter ke barat dari rumahnya, lalu ke timur 3 meter, maka jarak yang telah ditempuh Rima adalah 4 meter ditambah 3 meter, yaitu 7 meter. Sementara itu, perpindahan yang ditempuhnya adalah 1 meter (yang dihitung dari selisih posisi awal terhadap posisi akhir).
Contoh lainnya adalah, Dian berlari mengitari lapangan yang berbentuk lingkaran berjari-jari 7 meter. Berapakah jarak dan perpindahan yang ditempuhnya? Jarak yang ditempuh Dian sama dengan keliling lingkaran lapangan tersebut yaitu 44 meter. Sementara perpindahannya adalah 0 karena titik awal sama dengan titik akhir.

C.    Kecepatan dan Kelajuan
Kecepatan merupakan besaran vektor, sementara kelajuan adalah besaran skalar. Besaran vektor memperhitungkan arah gerak, sementara skalar hanya memiliki besarnya tanpa memperhitungkan arah geraknya. Secara matematis, keduanya dapat ditulis sebagai berikut:
Kecepatan (v) = Perpindahan (s) / selang waktu (t)
Kelajuan (v) = jarak (s) / selang waktu (t)
Dengan catatan, satuan dari v (kecepatan atau kelajuan) adalah meter per sekon. Sementara s (perpindahan atau jarak) adalah meter, dan t (selang waktu) satuannya detik.

D.    Kecepatan dan Kelajuan Rata-rata


Rounded Rectangle: Kecepatan rata-rata = ∆ x / ∆ t

Kecepatan rata-rata didefinisikan sebagai perpindahan dalam selang waktu tertentu. Sebagai contoh, ada sebuah benda bergerak terhadap sumbu x. Secara matematis, kecepatan rata-rata dapat ditulis sebagai berikut:
di mana:
·         ∆ x didefinisikan sebagai selisih x akhir, dikurangi x awal, atau x2 – x1 (meter).
·         ∆ t adalah selisih waktu t akhir dikurangi t awal atau t2 – t1 (sekon).


Rounded Rectangle: Kelajuan rata-rata = jarak / waktu
t

Kelajuan rata-rata adalah jarak yang ditempuh tiap satuan waktu. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

E.     Percepatan


Rounded Rectangle: Percepatan (a) = kecepatan (v) / waktu (t)
t

Suatu benda dikatakan mengalami percepatan jika kecepatannya makin lama makin bertambah. Maka benda tadi dikatakan dipercepat. Sebagai contoh, kamu menaiki sepeda menuruni bukit sehingga kamu tidak perlu mengayuh sepedamu karena tanpa dikayuh pun sepedamu akan meluncur dengan cepat. Secara matematis percepatan dirumuskan sebagai berikut:
di mana:
a = percepatan (meter / sekon kuadrat)
v = kecepatan (meter)
t = waktu (sekon)
Percepatan merupakan besaran vektor sehingga dapat bernilai negatif dan positif, bergantung pada arah perpindahan benda. Percepatan yang bernilai negatif disebut perlambatan. Dalam kasus perlambatan, percepatan memiliki arah yang berlawanan terhadap kecepatan.

F.     Percepatan Rata-rata
Percepatan rata-rata didefinisikan sebagai perubahan kecepatan dalam selang waktu tertentu. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:


Rounded Rectangle: a = ∆ v / ∆ t
t

Percepatan rata-rata = perubahan kecepatan / selang waktu, atau:
di mana:
a          = percepatan rata-rata (meter per sekon kuadrat)
∆ v       = v akhir – v awal atau v2 – v1(meter per sekon)
∆ t       = t akhir – t awal atau t2 – t1 (detik atau sekon)

G.    Hubungan Kecepatan dan Percepatan
http://ballz.ababa.net/suryascience/fisika/rumus1.gif
...............................(1)
http://ballz.ababa.net/suryascience/fisika/rumus2.gif 
*http://ballz.ababa.net/suryascience/fisika/rumus3.gif 
*http://ballz.ababa.net/suryascience/fisika/rumus4.gif
.........(2)


H.  Gerak Lurus Beraturan ( GLB )
Gerak lurus beraturan ialah gerak dengan lintasan serta kecepatannya selalu tetap.
Kecepatan ( v ) ialah besaran vektor yang besarnya sesuai dengan perubahan lintasan tiap satuan waktu.


Rounded Rectangle: x = v . t

Kelajuan ialah besaran skalar yang besarnya sesuai dengan perubahan lintasan tiap satuan waktu.
Pada Gerak Lurus Beraturan ( GLB ) berlaku rumus :    
dimana : x = jarak yang ditempuh ( perubahan lintasan )
                     v = kecepatan
                      t = waktu

Grafik Gerak Lurus Beraturan ( GLB )
a. Grafik v terhadap t
Kita lihat grafik di samping : dari rumus x = v . t, maka :
t = 1     det,      x = 20 m
t = 2     det,      x = 40 m
t = 3     det,      x = 60 m
t = 4     det,      x = 80 m
Kesimpulan : Pada grafik v terhadap t, maka besarnya perubahan lingkaran benda =  ( jarak ) merupakan luas bidang yang diarsir.
b. Grafik x terhadap t.
Kelajuan rata-rata dirumuskan :                     
Kesimpulan : Pada Gerak Lurus beraturan kelajuan rat-rata selalu tetap dalam
selang waktu sembarang.

I.    Gerak Lurus Berubah Beraturan ( GLBB )
Hal-hal yang perlu dipahami dalam GLBB :
1. Perubahan kecepatannya selalu tetap
2. Perubahan kecepatannya tiap satuan waktu disebut : Percepatan (notasi= a )
3. Ada dua macam perubahan kecepatan :
    a. Percepatan :  positif bila a > 0
    b. Percepatan : negatif bila a < 0
4. Percepatan maupun perlambatan selalu tetap.
a =
Bila kelajuan awal = vo dan kelajuan setelah selang waktu t = vt, maka :
 a =
at = vt -vo
 vt = vo + at

Oleh karena perubahan kecepatan ada 2 macam, maka GLBB juga dibedakan menjadi dua macam yaitu :
GLBB dengan a > 0 dan GLBB < 0 , bila percepatan searah dengan kecepatan benda maka pada benda mengalami percepatan, jika percepatan berlawanan arah dengan kecepatan maka pada benda mengalami perlambatan.

Grafik Gerak Lurus Beraturan ( GLB )
a. Grafik v terhadap t dalam GLBB.
a > 0
vo=0
vt = vo + at
vt = at
a > 0
vo0
vt = vo + at

a < 0
vo0
vt = vo + at

Grafiknya berupa “GARIS LURUS”

JARAK YANG DITEMPUH = LUAS GRAFIK V TERHADAP T.

x = Luas trapesium
    = ( vo + vt ) .t
    = ( vo + vo + at  ) .t
    = ( 2vo + at ) .t
x = vot + at2
b. Grafik x terhadap t dalam GLBB
a > 0;  x = vot + at2
a < 0;  x = vot + at2
Grafiknya berupa “PARABOLA”


  1. Gerak Vertikal Pengaruh Grafitasi Bumi
a.   Gerak jatuh bebas.
Gerak jatuh bebas ini merupakan gerak lurus berubah beraturan tanpa kecepatan awal ( vo ), dimana percepatannya disebabkan karena gaya tarik bumi dan disebut percepatan grafitasi bumi ( g ).
Misal : Suatu benda dijatuhkan dari suatu ketinggian tertentu, maka :

Rumus GLBB : vt = g . t
                        y = g t2

b.   Gerak benda dilempar ke bawah.
     Merupakan GLBB dipercepat dengan kecepatan awal vo.

Rumus GLBB : vt = vo + gt
                        y = vot + gt2

c.   Gerak benda dilempar ke atas.
Merupakan GLBB diperlambat dengan kecepatan awal vo.

Rumus GLBB : vt = vo - gt
                        y = vot - gt2

y = jarak yang ditempuh setelah t detik.
Syarat - syarat gerak vertikal ke atas yaitu :
a. Benda mencapai ketinggian maksimum jika vt = 0
b. Benda sampai di tanah jika y = 0



IV.             Alat dan Bahan   :
1.    Meteran
2.    Kapur
3.    Stopwatch
4.    Kertas
5.    Bolpoin

V.                Langkah-langkah            :
1.      Bekerja dalam kelompok (anggota 11 orang mahasiswa). Masing-masing bertugas: 6 orang mahasiswa sebagai pencatat waktu, 1 orang mahasiswa berada di garis start untuk memberikan aba-aba, dan 4 orang mahasiswa sebagai pejalan cepat, secara bergantian.
2.      Membuat lintasan jalan cepat sejauh 50 m, membagi 10 dengan interval 10 m dan pada setiap titik interval 10 m tersebut berilah tanda jelas.
3.      Pada setiap jarak 10 m setelah garis start harus ada seorang mahasiswa yang memegang stopwatch (atau alat pengukur waktu yang lain) sebagai pencatat waktu (diperlukan 6 orang mahasiswa sebagai pencatat waktu)
4.      Anda sebagai pejalan cepat berada pada garis start (Catatan : semua mahasiswa harus mengambil data untuk perfomanya masing-masing selama jalan cepat 50 m tersebut)
5.      Saat aba-aba “Yaa”, pejalan cepat mulai jalan, dan semua pencatat waktu secara bersamaan juga menghidupkan stopwatchnya masing-masing (atau alat pengukur waktu yang lain)
6.      Saat pejalan cepat melintasi tepat di depan masing-masing pencatat waktu, pencatat waktu itu mematikan stopwatch dan waktu yang ditunjukkan oleh stopwatch segera dicatat.
7.      Mengulangi kegiatan diatas dengan pejalan cepat yang berbeda.
8.      Membuat tabel data waktu setiap interval 10 jalan cepat 50 m sebanyak 4 tabel untuk masing-masing pejalan cepat. (Tabel 1)
9.      Membuat tabel data interval waktu, kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata untuk setiap interval 10 m selama jalan cepat 50 m sebanyak 4 tabel untuk masing-masing pejalan cepat. (Tabel 2)
10.  Membuat grafik posisi (sumbu y) terhadap waktu (sumbu x) dari data pada Tabel 1. (Catatan: waktu dalam sekon, posisi dalam meter)
11.  Membuat tanda titik pada setiap posisi pejalan cepat dan waktu tempuhnya dan hubungkan titik-titik tersebut hingga membentuk sebuah kurva
12.  Menentukan gradien grafik berdasarkan grafik tersebut. (keterangan: Gradien grafik tersebut merupakan kecepatan rata-rata pejalan cepat itu)
13.  Membandingkan kecepatan rata-rata pejalan cepat yang diperoleh berdasarkan grafik dan berdasarkan perhitungan melalui Tabel 2.
14.  Membuat grafik kecepatan (sumbu y) terhadap waktu (sumbu x) dari data pada Tabel 1 dan Tabel 2. (Catatan: waktu dalam sekon, kecepatan dalam m/s)
15.  Membuat tanda titik pada setiap nilai kecepatan dan waktu tempuhnya dan hubungkan titik-titik tersebut hingga membentuk sebuah kurva
16.  Menentukan gradien grafik berdasarkan grafik tersebut. (keterangan: Gradien grafik tersebut merupakan percepatan rata-rata pejalan cepat itu)
17.  Membandingkan percepatan rata-rata pejalan cepat yang diperoleh berdasarkan grafik dan berdasarkan perhitungan melalui Tabel 2.

VI.              Data Pengamatan           :
Tabel 1.1. Data waktu setiap interval 10 m jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Nur Istiqomah Mardhotillah)
No.
Posisi (m)
Waktu yang Tercatat (s)
Interval waktu (s)
1.
0
0
0
2.
10
5,25
5,25
3.
20
9,98
4,73
4.
30
16,03
6,05
5.
40
20,00
3,97
6.
50
25,06
5,06






Tabel 1.2. Data waktu setiap interval 10 m jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Iin Aristi Malyda Alfa)
No.
Posisi (m)
Waktu yang Tercatat (s)
Interval waktu (s)
1.
0
0
0
2.
10
3,98
3,98
3.
20
7,62
3,64
4.
30
13,30
5,68
5.
40
17,57
4,27
6.
50
22,03
4,46


Tabel 1.3. Data waktu setiap interval 10 m jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Achmad Ainul Roziqin)
No.
Posisi (m)
Waktu yang Tercatat (s)
Interval waktu (s)
1.
0
0
0
2.
10
4,27
4,27
3.
20
8,73
4,46
4.
30
13,00
4,27
5.
40
17,01
4,01
6.
50
19,05
2,04

Tabel 1.4. Data waktu setiap interval 10 m jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Rahmania Firda)
No.
Posisi (m)
Waktu yang Tercatat (s)
Interval waktu (s)
1.
0
0
0
2.
10
4,60
4,60
3.
20
10,37
5,77
4.
30
18,08
7,71
5.
40
23,02
4,94
6.
50
28,01
4,99


Tabel 2.1. Data kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata setiap interval 10 m selama jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Nur Istiqomah Mardhotillah)
No.
Interval (m)
Interval waktu (s)
Kecepatan Rata-rata (m/s)
Percepatan Rata-rata (m/s2)
1.
0 - 10
5,25
1,90
0,36
2.
10 - 20
4,73
2,11
0,45
3.
20 - 30
6,05
1,65
0,27
4.
30 - 40
3,97
2,52
0,63
5.
40 - 50
5,06
1,98
0,39

Tabel 2.2. Data kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata setiap interval 10 m selama jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Iin Aristi Malyda Alfa)
No.
Interval (m)
Interval waktu (s)
Kecepatan Rata-rata (m/s)
Percepatan Rata-rata (m/s2)
2.
0 - 10
3,98
2,51
0,63
3.
10 - 20
3,64
2,75
0,75
4.
20 - 30
5,68
1,76
0,31
5.
30 - 40
4,27
3,24
0,55
6.
40 - 50
4,46
2,24
0,50
                                                                                  
Tabel 2.3. Data kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata setiap interval 10 m selama jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Achmad Ainul Roziqin)
No.
Interval (m)
Interval waktu (s)
Kecepatan Rata-rata (m/s)
Percepatan Rata-rata (m/s2)
2.
0 - 10
4,27
2,35
0,55
3.
10 - 20
4,46
           2,24
0,50
4.
20 - 30
4,27
2,34
0,55
5.
30 - 40
4,01
2,49
0,62
6.
40 - 50
2,04
4,09
2,40
Tabel 2.4. Data kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata setiap interval 10 m selama jalan cepat 50 m
(Nama Pejalan Cepat: Rahmania Firda)
No.
Interval (m)
Interval waktu (s)
Kecepatan Rata-rata (m/s)
Percepatan Rata-rata (m/s2)
2.
0 - 10
4,60
2,17
0,47
3.
10 - 20
5,77
1,73
0,30
4.
20 - 30
7,71
1,30
0,17
5.
30 - 40
4,94
2,02
0,41
6.
40 - 50
4,99
2,00
0,40






VII.          Analisis Data        :
Dalam praktikum gerak dan perubahan ini, ada 4 orang yang bertugas sebagai pejalan cepat. 4 orang ini harus berjalan cepat dengan melintasi jarak 50 meter dan jarak tersebut dibagi menjadi 5 interval. Dari data yang didapat masing-masing pejalan mempunyai kecepatan dan percepatan yang berubah-ubah. Untuk pejalan yang pertama yaitu Nur Istiqomah Mardhotillah, pejalan ini mempunyai kecepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 1,90 m/s; 2,11 m/s; 1,65 m/s; 2,52 m/s; 1,98 m/s dan mempunyai percepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 0,36 m/s2; 45 m/s2; 0,27 m/s2; 0,63 m/s2; 0,39 m/s2. Untuk pejalan yang kedua yaitu Iin Aristi Malyda Alfa, pejalan ini mempunyai kecepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 2,51 m/s; 2,75 m/s; 1,76 m/s; 3,24 m/s; 2,24 m/s dan mempunyai percepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 0,636 m/s2; 0,75 m/s2; 0,31m/s2; 0,55 m/s2; dan 0,50 m/s2. Untuk pejalan yang ketiga yaitu Achmad Ainul Roziqin, pejalan ini mempunyai kecepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 2,35 m/s; 2,24 m/s; 2,34 m/s; 2,49 m/s; 4,09 m/s dan mempunyai percepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 0,55 m/s2; 0,50 m/s2; 0,55m/s2; 0,62 m/s2; dan 2,40 m/s2. Untuk pejalan yang keempat yaitu Rahmania Firda, pejalan ini mempunyai kecepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 2,17 m/s; 1,73 m/s; 1,30 m/s; 2,02 m/s; 2,00 m/s dan mempunyai percepatan yang berubah-ubah pada 5 interval yaitu 0,47 m/s2; 0,30 m/s2; 0,17m/s2; 0,41 m/s2 dan 0,40 m/s2.
Berdasarkan data diatas dapat disimpulkan bahwa ini termasuk gerak lurus berubah beraturan karena pada masing-masing pejalan cepat mempunyai percepatan yang berbeda-beda. Ciri-ciri dari gerak lurus berubah beraturan adalah ketika benda yang bergerak membuat lintasan garis lurus dengan percepatan tidak tetap, baik besarnya saja, arahnya saja maupun besar dan arahnya. Perubahan percepatan dapat dinyatakan dengan 2 cara, yaitu percepatan sebagai fungsi waktu dan percepatan sebagai fungsi posisi.

VIII.       Grafik      :
Grafik 1.1. Hubungan posisi dengan waktu oleh pejalan 1
(Nama Pejalan Cepat: Nur Istiqomah Mardhotillah)

Grafik 1.2. Hubungan posisi dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Iin Aristi Malyda Alfa)
Grafik 1.3. Hubungan posisi dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Achmad Ainul Roziqin)

Grafik 1.4. Hubungan posisi dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Rahmania Firda)









Grafik 2.1. hubungan kecepatan dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Nur Istiqomah Mardhotillah)

Grafik 2.1. hubungan kecepatan dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Iin Aristi Malyda Alfa)








Grafik 2.3. Hubungan kecepatan dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Achmad Ainul Roziqin)

Grafik 2.4. Hubungan kecepatan dengan waktu
(Nama Pejalan Cepat: Rahmania Firda)


IX.              Kesimpulan         :
Dari praktikum yang telah kami lakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1.      Kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata jalan cepat 50 m, antara lain:
Pejalan ke-
Kecepatan rata-rata (m/s)
Percepatan rata-rata (m/s2)
1
2,428
0,42
2
2,5
0,548
3
2,702
0,924
4
1,844
0,35

2.      Pengaruh posisi terhadap waktu pada jalan cepat 50 m
Pengaruh posisi terhadap waktu yaitu berbanding lurus. Apabila posisi yang ditempuh kecil, maka waktu yang ditempuh juga kecil. Dan apabila posisi yang ditempuh  besar, maka waktu yang ditempuh juga akan besar.

3.      Pengaruh kecepatan terhadap waktu pada jalan cepat 50 m
Pengaruh kecepatan terhadap waktu yaitu berbanding terbalik. Apabila kecepatan yang ditempuh kecil, maka waktu yang diperlukan akan besar. Dan apabila kecepatan yang ditembuh besar, maka waktu yang diperlukan akan kecil.

4.      Jenis gerak lurus pada praktikum jalan cepat 50 m.
Gerak lurus yang digunakan pada praktikum kami yaitu Gerak Lurus Berubah beraturan (GLBB).


X.                 Daftar Pustaka   :
Dheryand. 2010. Materi Gerak, (Online), (http://dheryand.blogspot.com/p/materi-gerak.html, diakses 08 November 2013).
Admin. Definisi Rumus Gerak Fisika, (Online), (http://indonesiaindonesia.com/f/101849-definisi-rumus-gerak-fisika/, diakses 08 November 2013).

Tidak ada komentar:

Posting Komentar