GERAK DALAM FISIKA

Mekanika

Mekanika, cabang ilmu fisika yang tertua, adalah ilmu yang mempelajari gerak benda-benda. Perhitungan lintasan baseball atau kapsul ruang angkasa yang dikirim dari Bumi ke Mars termasuk ke dalam jangkauan bidang ini; demikian juga analisis jejak yang terbentuk dalam kamar gelembung (bubble chamber), yang menyatakan tumbukan, peluruhan, dan interaksi partikel-elementer. 1 hal. 43

Walaupun manusia purba memiliki pemahaman yang baik mengenai gerak, baru pada waktu yang relatif belum lama, pada abad ke-16 dan ke-17, pengertian modern mengenai gerak ditetapkan. Banyak yang berperan dalam terbentuknya pemahaman ini, tetapi, sebagaimana akan segera kita lihat, ada dua orang yang lebih menonjol daripada yang lainnya: Galileo Galilei (1564-1642) dan Isacc Newton (1642-1727). 3 hal.22

Jika kita membahas gerak maka kita berhadapan dengan bagian dari mekanika yang disebut kinematika. Jika gerak ini kita hubungkan dengan gaya-gaya yang berkaitan dengannya dan dengan sifat-sifat benda yang bergerak itu, maka kita berhadapan dengan dinamika1 hal 43

Bagian dari mekanika yang menerangkan tentang gerak disebut kinematika. Berikutnya kita akan mempelajari tentang dinamika, yaitu hubungan antara gerak dan penyebabnya (gaya). 2 hal.31

Kerangka Acuan

Dalam fisika, kita sering menggambarkan sumbu koordinat, seperti ditunjukkan pada gambar 1, untuk menyatakan kerangka acuan. Benda-benda yang diletakkan di kanan titik asal (0,0) pada sumbu x memiliki koordinat x yang biasanya positif; dan titik-titik disebelah kiri 0,0 memiliki koordinat x negatif. Posisi sepanjang sumbu y biasanya dianggap positif jika berada di atas 0,0  dan negatif jika dibawah 0,0. 3 hal. 23

koordinat

Gambar 1. Sumbu koordinat xy

Pengukuran posisi, jarak atau laju harus dibuat dengan mengacu pada suatu kerangka acuan. Sebagai contoh, ketika Anda duduk di dalam kereta api yang berjalan dengan laju 80 km/jam, Anda mungkin akan memperhatikan seseorang yang berjalan melewati Anda ke arah depan kereta dengan laju, katakanlah, 5 km/jam. Tentu saja 5 km/jam ini adalah laju orang tersebut terhadap kerangka acuan kereta. Terhadap permukaan bumi, orang tersebut bergerak dengan laju 80 km/jam + 5 km/jam = 85 km/jam. Penentuan kerangka acuan penting dalam menyatakan laju dan besaran fisika lain. Pada kehidupan sehari-hari, maksud kita biasanya adalah “terhadap permukaan bumi”, untuk itu kerangka acuan harus ditentukan jika akan timbul kerancuan. 3 hal. 23

Sebagai contoh, tidak ada artinya jika saya memberitahu Anda bahwa Yogyakarta berjarak 300 km, kecuali saya memperjelas 300 km dari mana, misalnya Yogyakarta berjarak 300 km dari Malang.

Kinematika partikel

Selama geraknya sebuah benda dapat berotasi, misalnya baseball dapat berputar (spinning) dalam geraknya menempuh suatu lintasan tertentu. Juga ada kemungkinan suatu benda bergetar (bervibrasi) selama geraknya, seperti misalnya tetes air yang sedang jatuh. Kerumitan-kerumitan ini dapat dihindarkan bila yang dibahas adalah gerak benda ideal yang disebut partikel. Secara matematis, sebuah partikel diperlakukan sebagai titik, yaitu benda tanpa ukuran, sehingga rotasi dan vibrasi tidak perlu diperhitungkan dahulu. 1 hal. 43

Pada kenyataannya, tidak ada benda tanpa ukuran di alam ini; walaupun demikian pengertian “partikel” ini sangat bermanfaat, karena benda nyata, secara pendekatan, sering bersifat seperti partikel. Benda tersebut tidak harus “kecil” dalam pengertian biasa, agar dapat disebut partikel. Sebagai contoh, bila kita sedang membahas sistem bumi-matahari, maka dibandingkan dengan jarak keduanya, bumi dan matahari dapat dianggap sebagai partikel. Banyak hal tentang gerak matahari dan planet dapat diketahui dengan menganggapnya sebagai partikel, tanpa kesalahan yang terlalu besar. Baseball, molekul, proton, dan elektron sering kali diperlakukan sebagai partikel. Bahkan sekalipun benda tersebut terlalu besar untuk dapat dianggap sebagai partikel dalam suatu persoalan tertentu, ia selalu dapat dipandang sebagai sekumpulan partikel dan hasil-hasil gerak sebuah partikel sangat bermanfaat dalam menangani masalah ini. 1 hal. 44

Benda-benda yang memiliki gerak hanya translasi berkelakuan seperti partikel. Suatu gerak disebut gerak translasi jika sumbu-sumbu kerangka acuan yang melekat pada benda, katakanlah x’, y’ dan z’ selalu sejajar dengan kerangka acuannya sendiri x, y dan z. Sebagai contoh dalam gambar 2 diperlihatkan gerak translasi sebuah benda yang berpindah dari A ke B ke C. Lintasan yang ditempuh tidak harus berupa garis lurus. Perhatikan bahwa sepanjang geraknya, setiap titik pada benda mengalami pergeseran (displacement) yang sama dengan titik lainnya. Benda dapat dianggap sebagai partikel karena penggambaran gerak satu titik pada benda dapat menggambarkan gerak benda secara keseluruhan.

translasi

Gambar 2. Gerak translasi sebuah benda. Translasi dapat terjadi dalam tiga dimensi, tetapi untuk menyederhanakan, hanya dua yang digambarkan disini.

rotasi.gif

Gambar 3. Bukan gerak translasi. Benda berotasi dari A ke B sehingga sumbu x’ tidak sejajar sumbu x begitu pula sumbu y’ tidak sejajar sumbu y.

1 David Halliday & Robert Resnick.1985.FISIKA JILID 1 EDISI KETIGA.Jakarta:Erlangga.

2 Hugh D. Young & Roger A. Freedman.2002.FISIKA UNIVERSITAS EDISI KESEPULUH JILID 1.Jakarta:Erlangga

3 Douglas C. Giancoli.2001.FISIKA Edisi Kelima Jilid 1.Jakarta:Erlangga.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s