Dalam gerak dikenal besaran kecepatan yaitu besaran yang menyatakan seberapa cepat suatu benda berpindah posisi. Sebagaimana yang telah dibahas sebelumnya, kecepatan merupakan besaran vektor yang memiliki nilai dan arah. Arah menjadi hal yang penting dalam menganalisis kecepatan gerak suatu benda karena jika keliru dalam memahami konsep arah vektor, maka hasil perhitungan juga akan keliru. Pada artikel sebelumnya kita telah membahas pengertian, ciri-ciri dan rumus dari beberapa jenis gerak lurus yang umum dipelajari. Pada kesempatan ini, kita akan mencoba mengulas perpaduan antara dua gerak yang sejenis.
Meski demikian, adakalanya murid mengalami kesulitan dalam menjawab soal gerak lurus beraturan. Kesulitan yang dihadapi dalam mengerjakan soal-soal gerak lurus beraturan umumnya timbul karena kelemahan dalam menerjemahkan soal cerita ke dalam bentuk matematika. Kesulitan juga bisa timbul karena kita kurang menguasai istilah-istilah fisika yang digunakan atau simbol dan satuan untuk besaran-besaran tertentu dalam soal tersebut. Alhasil, kita sama sekali tidak tahu apa yang diketahui dan apa yang ditanya.
Hal serupa bisa terjadi ketika kita dihadapkan pada soal yang melibatkan dua gerak. Misalnya saja perpaduan antara dua gerak lurus beraturan. Salah satu contoh perpaduan gerak lurus beraturan yang paling sering digunakan adalah kegiatan menyeberangi sungai dengan sampan.
Ketika kita menaiki sebuah sampan untuk menyeberangi sungai yang deras, maka akan terjadi perpaduan gerak antara gerak sampan dan gerak aliran sungai. Jika sampan bergerak dengan kecepatan tetap, begitu pula aliran sungai, maka keduanya merupakan gerak lurus beraturan.
Ketika kita menyeberangi sungai dengan kecepatan tetap, maka arah kecepatan sampan akan berubah atau bergeser beberapa derajat akibat pengaruh kecepatan aliran sungai. Alhasil, panjang lintasan sampan akan lebih besar dari lebar sungainya. Hal itu terjadi karena ketika bergerak, sampan juga terseret oleh arus sungai.
Untuk melihat bagaimana kecepatan arus sungai mempengaruhi kecepatan sampan, kita dapat menganalisis gerak mereka berdasarkan konsep vektor. Sebagaimana yang kita ketahui, kecepatan merupakan besaran vektor sehingga kita dapat melihat bagaimana hubungan antara kecepatan sampan dengan kecepatan aliran air sungai.
Jika kita gambarkan secara sederhana, maka gerak sampan menyeberangi sungai kurang lebih seperti gambar di bawah ini.
Keterangan gambar :
vs = kecepatan sampan (m/s)
va = kecepatan arus sungai (m/s)
vR = kecepatan resultan (m/s)
Y = lebar sungai (m)
R = panjang lintasan sampan (m)
Ketika sebuah sampan menyeberangi sungai yang mengalir dengan kecepatan tertentu, maka lintasan sampan akan berbentuk garis miring seperti ditunjukkan pada gambar di atas. Nah, pada soal biasanya yang diketahui adalah kecepatan sampan, kecepatan sungai, dan lebar sungai. Biasanya kita akan diminta menentukan panjang lintasan sampan.
Sekarang perhatikan vektor kecepatan dan lintasan sampan pada gambar di atas. Perhatikan bahwa garis X, Y, dan R membentuk segitiga XYR, begitupula tiga vektor kecepatan (vs, va, dan vr) juga membentuk segitiga. Jika kita perhatikan lebih teliti, maka kedua segitiga tersebut merupakan dua segitiga yang sebangun.
Sesuai dengan konsep kesebangunan, pada segitiga yang sebangun sudut-sudut yang bersesuaian sama besar dan sisi-sisi yang bersesuaian sebanding. Dengan kata lain, karena kedua segitiga tersebut sebangun, maka berlaku perbandingan berikut ini :
Untuk menghitung panjang lintasan sampan, kita dapat memanfaatkan rumus perbandingan sesuai dengan besaran yang diketahui. Untuk menghitung kecepatan resultan, kita gunakan dalil phytagoras sebagai berikut :
Konsep dasar yang harus kita ingat adalah jika kecepatan arus sungai diperhitungkan, maka panjang lintasan sampan ketika menyeberangi sungai pasti akan lebih besar dari lebar sungainya.
Perpaduan GLB dengan GLB
Pada artikel ciri-ciri dan rumus gerak lurus beraturan, telah dibahas secara ringkas mengenai konsep dasar gerak tersebut meliputi definisi, karakteristik, hingga bentuk grafiknya. Soal-soal tentang gerak lurus beraturan masih terbilang sederhana dan rumusnya juga masih mudah untuk dipahami karena gerak lurus beraturan sudah dipelajari sejak sekolah dasar.Meski demikian, adakalanya murid mengalami kesulitan dalam menjawab soal gerak lurus beraturan. Kesulitan yang dihadapi dalam mengerjakan soal-soal gerak lurus beraturan umumnya timbul karena kelemahan dalam menerjemahkan soal cerita ke dalam bentuk matematika. Kesulitan juga bisa timbul karena kita kurang menguasai istilah-istilah fisika yang digunakan atau simbol dan satuan untuk besaran-besaran tertentu dalam soal tersebut. Alhasil, kita sama sekali tidak tahu apa yang diketahui dan apa yang ditanya.
Hal serupa bisa terjadi ketika kita dihadapkan pada soal yang melibatkan dua gerak. Misalnya saja perpaduan antara dua gerak lurus beraturan. Salah satu contoh perpaduan gerak lurus beraturan yang paling sering digunakan adalah kegiatan menyeberangi sungai dengan sampan.
Ketika kita menaiki sebuah sampan untuk menyeberangi sungai yang deras, maka akan terjadi perpaduan gerak antara gerak sampan dan gerak aliran sungai. Jika sampan bergerak dengan kecepatan tetap, begitu pula aliran sungai, maka keduanya merupakan gerak lurus beraturan.
Ketika kita menyeberangi sungai dengan kecepatan tetap, maka arah kecepatan sampan akan berubah atau bergeser beberapa derajat akibat pengaruh kecepatan aliran sungai. Alhasil, panjang lintasan sampan akan lebih besar dari lebar sungainya. Hal itu terjadi karena ketika bergerak, sampan juga terseret oleh arus sungai.
Untuk melihat bagaimana kecepatan arus sungai mempengaruhi kecepatan sampan, kita dapat menganalisis gerak mereka berdasarkan konsep vektor. Sebagaimana yang kita ketahui, kecepatan merupakan besaran vektor sehingga kita dapat melihat bagaimana hubungan antara kecepatan sampan dengan kecepatan aliran air sungai.
Jika kita gambarkan secara sederhana, maka gerak sampan menyeberangi sungai kurang lebih seperti gambar di bawah ini.
Keterangan gambar :
vs = kecepatan sampan (m/s)
va = kecepatan arus sungai (m/s)
vR = kecepatan resultan (m/s)
Y = lebar sungai (m)
R = panjang lintasan sampan (m)
Ketika sebuah sampan menyeberangi sungai yang mengalir dengan kecepatan tertentu, maka lintasan sampan akan berbentuk garis miring seperti ditunjukkan pada gambar di atas. Nah, pada soal biasanya yang diketahui adalah kecepatan sampan, kecepatan sungai, dan lebar sungai. Biasanya kita akan diminta menentukan panjang lintasan sampan.
Menghitung Panjang Lintasan Sampan
Karena lintasan sampan lebih panjang daripada lebar sungai dan kecepatan sampan dipengaruhi oleh kecepatan arus sungai, maka akan sulit untuk menghitung panjang lintasannya berdasarkan konsep GLB apalagi waktunya tidak diketahui. Oleh karena itu, kita dapat memanfaatkan konsep resultan vektor untuk melihat kecepatan sampan setelah mendapat pengaruh dari arus sungai.Sekarang perhatikan vektor kecepatan dan lintasan sampan pada gambar di atas. Perhatikan bahwa garis X, Y, dan R membentuk segitiga XYR, begitupula tiga vektor kecepatan (vs, va, dan vr) juga membentuk segitiga. Jika kita perhatikan lebih teliti, maka kedua segitiga tersebut merupakan dua segitiga yang sebangun.
Sesuai dengan konsep kesebangunan, pada segitiga yang sebangun sudut-sudut yang bersesuaian sama besar dan sisi-sisi yang bersesuaian sebanding. Dengan kata lain, karena kedua segitiga tersebut sebangun, maka berlaku perbandingan berikut ini :
|
Untuk menghitung panjang lintasan sampan, kita dapat memanfaatkan rumus perbandingan sesuai dengan besaran yang diketahui. Untuk menghitung kecepatan resultan, kita gunakan dalil phytagoras sebagai berikut :
| vR2 = vs2 + va2 |
Konsep dasar yang harus kita ingat adalah jika kecepatan arus sungai diperhitungkan, maka panjang lintasan sampan ketika menyeberangi sungai pasti akan lebih besar dari lebar sungainya.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.