Jumlah lintasan yang ditempuh dengan memperhitungkan posisi awal dan akhir benda disebut

Table of Contents Show

Hubungan Usaha, Gaya, dan Perpindahan
Contoh Soal Mengenai Usaha, Gaya, dan Perpindahan
Video yang berhubungan

Ilustrasi perpindahan. Sumber: Pixabay

Secara sederhana, pengertian perpindahan dalam ilmu fisika adalah jumlah lintasan yang ditempuh antara titik awal ke titik akhir suatu benda. Misalnya, seseorang mendorong meja dari ruang kelas ke koridor. Berarti perpindahannya adalah jarak antara ruang kelas dan koridor.

Perpindahan berbeda dengan jarak, tetapi keduanya terlibat dalam suatu gerak lurus benda. Untuk mencari tahu lebih lanjut, simak penjelasan berikut ini.

Menurut buku berjudul Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VIII yang ditulis Siti Zubaidah dkk., pengertian perpindahan adalah jumlah lintasan yang ditempuh dengan memperhitungkan posisi awal dan akhir benda. Atau dengan kata lain, perpindahan merupakan jarak lurus resultan dari posisi awal sampai posisi akhir.

Selain perpindahan, terdapat faktor yang terlibat dalam gerak benda, antara lain:

Jarak, yaitu panjang lintasan yang ditempuh.

Kelajuan, yaitu jarak tempuh benda tiap waktu.

Kecepatan, yaitu perpindahan gerak benda tiap waktu

Percepatan, yaitu perubahan kecepatan benda dalam satuan waktu tertentu. Semakin kecil massa benda, semakin besar percepatan benda tersebut.

Ilustrasi perpindahan. Sumber: Pixabay

Hubungan Usaha, Gaya, dan Perpindahan

Terdapat hubungan antara usaha, gaya, dan perpindahan dalam fisika. Mengutip dari buku yang ditulis Siti Zubaidah dkk., semakin besar gaya yang digunakan untuk memindahkan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan. Kemudian, semakin besar perpindahan benda, semakin besar pula usaha yang dilakukan.

Berdasarkan pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa besarnya usaha (W) ditentukan oleh besar gaya yang diberikan pada benda (F) dan besar perpindahannya (Δs). Secara matematis dapat dituliskan dengan rumus berikut ini.

Contoh Soal Mengenai Usaha, Gaya, dan Perpindahan

Lani mendorong rak dengan gaya sebesar 100 N, sehingga rak tersebut berpindah sejauh 10 meter. Sedangkan Siti mendorong rak lain yang massa dan ukurannya sama dengan gaya sebesar 400 N, sehingga rak tersebut berpindah sejauh 40 meter. Berapakah besar usaha yang dilakukan oleh Lani dan Siti?

Ditanya: W Lani dan W Siti?

W Lani = 100 N ∙ 10 m = 1.000 J

W Siti = 400 N ∙ 40 m = 16.000 J

Jadi, besar usaha yang dilakukan oleh gaya dorong Lani adalah 1.000 J dan besar usaha yang dilakukan oleh gaya dorong Siti adalah 16.000 J.

Lihat Foto

Perbedaan jarak dengan perpindahan

KOMPAS.com - Dalam mempelajari gerak lurus, kita mengenal jarak dan perpindahan. Keduanya mungkin terdengar mirip, namun sebenarnya berbeda jauh.

Dilansir dari Khan Academy, jarak adalah total panjang lintasan tempuh suatu benda pada selang waktu tertentu. Jarak termasuk besaran skalar yang berarti memiliki nilai.

Sedangkan perpindahan merupakan perubahan posisi suatu benda pada selang waktu tertentu. Perindahan termasuk besaran vektor yang berarti memiliki nilai dan arah.

Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Jarak yaitu total lintasan tempuh dari titik A ke B, dan titik B ke C.

Sedangkan perpindahan yaitu perubahan posisi dari titik awal ke titik akhir, atau dari titik A ke C, dengan arah perpindahannya ke arah timur laut.

Ilustrasi jarak dan perpindahan

Untuk lebih memahami penjelasan mengenai jarak dan perpindahan, kita kerjakan contoh soal berikut ini.

Seorang anak berjalan lurus dengan kecepatan konstan sejauh 2 meter ke barat, kemudian belok ke selatan sejauh 6 meter, dan belok lagi ke timur sejauh 10 meter.

Tentukan jarak dan perpindahan anak tersebut.

Apabila kamu mengukur jarak berangkat dari rumah ke sekolah kemudian kembali lagi ke rumah dengan permisalan jarak rumah ke sekolah 2 km, maka jarak tempuh yang kamu lakukan adalah 4 km. Namun, perpindahan yang kamu lakukan bernilai nol km. Mengapa demikian?

Ada perbedaan makna antara jarak dan perpindahan. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh, sedangkan perpindahan adalah jumlah lintasan yang ditempuh dengan memperhitungkan posisi awal dan akhir benda, atau dengan kata lain perpindahan merupakan jarak lurus dari posisi awal sampai posisi akhir.

Seorang sprinter berlari menempuh jarak 30 meter dalam waktu 6 detik. Dengan kata lain, setiap detik sprinter tersebut menempuh jarak mencapai 5 meter. Kelajuan adalah jarak tertentu (s) setiap detik (t). Kelajuan secara matematis dapat ditulis (v) dan dirumuskan sebagai:

Speedometer yang terdapat pada kendaraan ternyata tidak mengukur kecepatan gerak, melainkan mengukur kelajuan. Saat menaiki mobil, angka yang ditunjukkan pada speedometer saat mobil bergerak selalu berubah-ubah. Speedometer mobil ini menunjukkan kelajuan sesaat mobil yang sedang bergerak. Jika kelajuan mengukur jarak tempuh, maka kecepatan (v) mengukur perpindahan (Δs) gerak benda tiap satuan waktu (t), jika dirumuskan adalah:

Meskipun kelajuan dan kecepatan memiliki definisi konsep yang berbeda, namun pada gerak lurus, kecepatan dan kelajuan mempunyai nilai, simbol (v), serta satuan yang sama (m/s).

Jika kamu melakukan perjalanan dari suatu tempat ke tempat lainnya, kendaraan yang kamu tumpangi pasti bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah tiap waktu.

Gambar di atas menunjukkan mobil yang sedang bergerak menjauhi lampu merah makw mobil akan dipercepat, sedangkan saat mendekati lampu lalu lintas yang menyala merah maka mobil akan diperlambat. Percepatan atau perlambatan mobil dapat diamati dengan mudah dari adanya perubahan kecepatan mobil yang ditunjukkan oleh jarum speedometer. Misalnya saat mendekati lampu lalu lintas, mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan sebesar 72 km/jam diperlambat hingga 0 km/jam dalam selang waktu 5 detik dengan proses perubahan seperti dalam tabel berikut.

Dari data pada tabel di atas dapat diketahui besar perlambatan mobil adalah sebesar 4 m/s2. Nilai tersebut diperoleh dari persamaan berikut:

v0 = 72 km/jam = 72000 m/3600 s = 20 m/s

vt = 0 km/jam = 0 m/s
Δt = 5 s

Dikarenakan perubahan kecepatan mobil dalam setiap detiknya selalu tetap, maka percepatan gerak mobil adalah tetap sehingga mobil tersebut dikatakan bergerak lurus berubah beraturan (GLBB). Percepatan benda selain berlaku pada kendaraan yang sedang bergerak secara horisontal, juga berlaku pada benda yang bergerak secara vertikal. Semua benda yang terdapat di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi. Gaya gravitasi adalah gaya tarik oleh bumi sehingga setiap benda mengalami percepatan konstan sebesar 10 m/s2, atau disebut percepatan gravitasi.