Makalah Kinematika [PDF]

Zitiervorschau

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Penulis Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini membahas tentang Kinematika. Dalam penyusunan makalah ini, penulis banyak mendapat tantangan dan hambatan akan tetapi dengan bantuan dari berbagai pihak tantangan itu bisa teratasi. Olehnya itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini. Penulis menyadari bahwa Makalah Kinematika ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik konstruktif dari pembaca sangat penulis harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya. Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada kita sekalian.

Banyuwangi, Agustus 2012

Penulis

BAB I PENDAHULUAN I.

Latar Belakang Fisika adalah salah satu ilmu pasti yang dalam kajiannya terbatas pada fisik benda. Salah satu kajian dalam fisika ialah mengenai gerak benda yang istilah fisikanya disebut mekanika. Dalam bahasan mekanika, gerak suatu benda dispesifikasi menjadi dua ranting bahasan yakni kinematika serta dinamika. Kinematika menjabarkan mengenai gerakan benda tanpa mengaitkan apa penyebab benda tersebut bergerak. Sedang dinamika mengulas mengenai gerakan benda dengan menghubungkan apa menyebabkan benda tersebut bergerak. Jadi dalam mengulas tentang gerakan suatu benda, dapat dilakukan dengan dua pendekatan yakni pendekatan kinematika atau dinamika. Menelaah tentang gerakan suatu benda dapat memberikan informasi penting masalah benda tersebut, apa lagi benda yang menjadi objek adalah benda dinamis. Misalnya dengan mempelajari gerakan pesawat atau traktor, kita dapat mengetahui kecepatannya. Dan dengan data tersebut kita dapat menghitung berapa waktu serta jarak tempuh pesawat atau traktor tersebut. Jadi dengan mempelajari gerakan suatu benda, kita dapat memetakan semua informasi yang berhubungan dengan gerakan benda tersebut, salah satunya ialah kecepatan benda.

II. Rumusan Masalah Sesuai dengan latar belakang diatas, maka makalah ini akan membahas tentang : 1. Apa ruang lingkup pembahasan kinematika ? 2. Apa yang dimaksud dengan Gerak Lurus? 3. Apa yang dimaksud dengan Gerak Parabola? 4. Apa yang dimaksud dengan Gerak Rotasi?

III. Tujuan Penulisan Tujuan penulisan makalah ini antara lain untuk ; 1. Mengetahui ruang lingkup pembahasan kinematika 2. Mengetahui yang dimaksud dengan Gerak Lurus 3. Mengetahui yang dimaksud dengan Gerak Parabola 4. Mengetahui yang dimaksud dengan Gerak Rotasi

BAB II PEMBAHASAN Dalam fisika, kinematika adalah cabang dari mekanika yang membahas gerakan benda tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan. Hal terakhir ini berbeda dari dinamika atau sering disebut dengan Kinetika, yang mempersoalkan gaya yang memengaruhi gerakan. Karena relatif sederhana, kinematika biasanya diajarkan sebelum dinamika atau sebelum konsep mengenai gaya diperkenalkan. 1) GERAK LURUS a. Gerak Lurus Beraturan Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kocepatan v tetap (percepatan a = 0), sehingga jarakyang ditempuh S hanya ditentukan oleh kecepatan yang tetap dalam waktu tertentu. Pada umumaya GLB didasari oleh Hukum Newton I ( S F = 0 ). S = X = v . t ; a = Dv/Dt = dv/dt = 0 v = DS/Dt = ds/dt = tetap Tanda D (selisih) menyatakan nilai rata-rata. Tanda d (diferensial) menyatakan nilai sesaat.

Catatan: 1. Untuk mencari jarak yang ditempuh, rumusnya adalah 2. Untuk mencari waktu tempuh, rumusnya adalah 3. Untuk mencari kecepatan, rumusnya adalah

. .

.

Kecepatan rata-rata Rumus:

b. Gerak Lurus Berubah Beraturan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak lurus pada arah mendatar dengan kecepatan v yang berubah setiap saat karena adanya percepatan yang tetap. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan (a= +) atau perlambatan (a= -). Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( S F = m . a ).

vt = v0 + a.t vt2 = v02 + 2 a S S = v0 t + 1/2 a t2 vt = kecepatan sesaat benda v0 = kecepatan awal benda S = jarak yang ditempuh benda f(t) = fungsi dari waktu t v = ds/dt = f (t) a = dv/dt = tetap Syarat : Jika dua benda bergerak dan saling bertemu maka jarak yang ditempuh kedua benda adalah sama. Grafik Percepatan Terhadap Waktu Benda yang melakukan GLBB memiliki percepatan yang tetap, sehingga grafik percepatan terhadap waktu (a-t) berbentuk garis mendatar sejajar sumbu waktu t.

Kecepatan Terhadap Waktu pada GLBB yang dipercepat Pada GLBB yang dipercepat kecepatan benda semakin lama semakin bertambah besar. Sehingga grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) pada GLBB yang dipercepat berbentuk garis lurus condong ke atas dengan gradien yang tetap. Jika benda melakukan GLBB yang dipercepat dari keadaaan diam (kecepatan awal =Vo = 0), maka grafik v-t condong ke atas melalui O(0,0), seperti gambar di bawah ini :

Jika benda melakukan GLBB dipercepat dari keadaan bergerak (kecepatan awal = Vo ≠ 0 ), maka grafik v-t condong ke atas melalui titik potong pada sumbu v, yaitu (0,Vo), seperti gambar di bawah ini :

Jika anda melempar batu vertikal ke atas, maka batu itu akan mengalami pengurangan kecepatan yang sama dalam selang waktu sama. Jadi batu itu dikatakan mengalami perlambatan atau percepatan negatif. Jadi pada GLBB diperlambat, benda mengawali gerakan dengan kecepatan tertentu dan selanjutnya selalu mengalami pengurangan kecepatan. Grafik kecepatan terhadap waktu untuk GLBB diperlambat akan berbentuk garis lurus condong ke bawah, seperti gambar di bawah ini.

Kecepatan pada suatu saat dari benda yang melakukan gerak lurus berubah beraturan dirumuskan sebagai berikut :

sedangkan untuk menghitung besar perpindahan yang dialami benda yang bergerak lurus berubah beraturan

2) GERAK PARABOLA Merupakan gerak benda dengan lintasan berbentuk parabola (setengah lingkaran). Gerak parabola adalah gabungan dari 2 buah jenis gerakan yaitu Gerak Lurus Beraturan (GLB) yang arahnya mendatar dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) yang arahnya vertikal. Gerak vertikal dipengaruhi oleh percepatan gravitasi sehingga kecepatannya akan selalu berubah. Untuk mempelajari gerak parabola maka kita perlu meninjau masing-masing gerak secara terpisah baik yang arah mendatar (komponen X) maupun yang arah vertikal (komponen Y).

Gerak arah mendatar (komponen X)

Gerak arah vertikal (komponen Y) karena dipengaruhi percepatan grafitasi maka kecepatan pada arah ini akan selalu berubah. adapun nilai kecepatan pada arah vertikal pada tiap saat adalah :

semakin lama, kecepatan vertikal semakin berkurang dan akhirnya berhenti. Titik dimana kecepatan vertikal nol di capai pada titik tertinggi (titik B). Tinggi titik tersebut adalah :

adapun untuk mencapai titik tertinggi tersebut (titik B) adalah :

Gerak ini terdiri dari dua jenis, yaitu: a. Gerak Setengah Parabola Benda yang dilempar mendatar dari suatu ketinggian tertentu dianggap tersusun atas dua macam gerak, yaitu : a. Gerak pada arah sumbu X (GLB) vx = v0 Sx = X = vx t b. Gerak pada arah sumbu Y (GJB/GLBB) vy = 0 ] Jatuh bebas y = 1/2 g t2

b. Gerak Parabola/Peluru Benda yang dilempar ke atas dengan sudut tertentu, juga tersusun atas dua macam gerak dimana lintasan dan kecepatan benda harus diuraikan pada arah X dan Y. a. Arah sb-X (GLB) v0x = v0 cos (tetap) X = v0x t = v0 cos .t b. Arah sb-Y (GLBB)v0y = v0 sin  Y = voy t - 1/2 g t2 = v0 sin . t - 1/2 g t2 vy = v0 sin - g t

Syarat mencapai titik P (titik tertinggi): vy = 0 top = v0 sin  / g sehingga top = tpq toq = 2 top OQ = v0x tQ = V02 sin 2 / g h

max

=v

oy

tp - 1/2 gtp2 = V02 sin2  / 2g

vt =

 (vx)2 + (vy)2

3) GERAK ROTASI Gerak melingkar terbagi dua, yaitu: a. Gerak Melingkar Beraturan (GMB) GMB adalah gerak melingkar dengan kecepatan sudut (w) tetap. Arah kecepatan linier v selalu menyinggung lintasan, jadi sama dengan arah kecepatan tangensial sedanghan besar kecepatan v selalu tetap (karena w tetap). Akibatnya ada percepatan radial ar yang besarnya tetap tetapi arahnya berubah-ubah. ar disebut juga percepatan sentripetal/sentrifugal yang selalu | v. v = 2pR/T = w R ar = v2/R = w2 R s=qR

b. Gerak Melingkar Berubah Beraturan (GMBB) GMBB adalah gerak melingkar dengan percepatan sudut a tetap. Dalam gerak ini terdapat percepatan tangensial aT = percepatan linier, merupakan percepatan yang arahnya menyinggung lintasan lingkaran (berhimpit dengan arah kecepatan v). a = Dw/Dt = aT / R aT = dv/dt = a R T

= perioda (detik)

R

= jarijari lingkaran.

a

= percepatan angular/sudut (rad/det2)

aT = percepatan tangensial (m/det2) w

= kecepatan angular/sudut (rad/det)

q

= besar sudut (radian)

S

= panjang busur

Hubungan besaran linier dengan besaran angular: vt

=

v0

+

S = v0 t + 1/2 a t2

a

t

wtÞ

w0

+

Þ q = w0 + 1/2 a t2

a

t

BAB III PENUTUP 1. Kesimpulan  Kinematika merupakan salah satu bahasan fisika yang mengulas gerakan benda tanpa menghubungkan penyebab benda tersebut bergerak.  Ruang lingkup kinematika, meliputi jarak, perpindahan, kecepatan, kelajuan, percepatan, dan gerak lurus beraturan serta gerak lurus berubah beraturan.

 Sangat banyak penerapan kinematika dalam kehidupan, contohnya ialah mesin-mesin modern yang telah digunakan dalam proses pertanian. Contohnya pesawat aero seeding dan mesin pemecah kemiri.

2. Saran-Saran Dengan

adanya

pembahasan

kinematika

serta

penerapannya

dalam

kehidupan, diharapkan ada tindak lanjut dalam penerapan kinematika selanjutnya. Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena 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 sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di kesempatan – kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada umumnya.