Materi Gerak: Pengertian, Kerangka Acuan dan Perubahan Posisi

Pengertian Gerak

Secara sederhana, gerak dapat didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu benda dari satu titik ke titik lain pada waktu tertentu.

Dalam pengertian ini, sebuah benda dikatakan bergerak jika posisinya berubah terhadap suatu titik acuan tertentu dari waktu ke waktu. Namun, gerak tidak selalu harus melibatkan perpindahan yang jelas. Bahkan perubahan kecepatan atau arah saja sudah bisa disebut sebagai gerak.

Sebagai contoh, jika sebuah mobil melaju di jalan, maka mobil tersebut dikatakan bergerak karena posisinya berubah terhadap permukaan jalan. Contoh lainnya mobil yang melaju di jalan raya, bola yang dilemparkan ke udara, atau planet yang mengorbit mengelilingi matahari semuanya merupakan contoh gerak.

Meskipun sederhana, pemahaman yang mendalam tentang gerak memainkan peran penting dalam berbagai cabang ilmu pengetahuan dan teknologi, termasuk dalam studi astronomi, teknik, biologi, dan banyak lagi. Pemahaman tentang gerak memerlukan penjelasan lebih lanjut mengenai beberapa konsep dasar seperti kerangka acuan dan posisi, serta bagaimana gerak diidentifikasi sebagai perubahan posisi.

Dalam ilmu fisika, gerak tidak hanya terbatas pada perubahan posisi yang dapat diamati dengan mata telanjang, tetapi juga melibatkan perubahan posisi yang terjadi pada tingkat mikroskopis, seperti gerakan partikel dalam zat cair atau gas. Gerak biasanya dianalisis dengan menggunakan berbagai konsep seperti jarak, perpindahan, kecepatan, dan percepatan.

• Jarak adalah ukuran skalar yang menggambarkan seberapa jauh suatu objek telah berpindah tanpa memperhatikan arah perpindahan.
• Perpindahan adalah ukuran vektor yang menggambarkan perubahan posisi suatu objek dari titik awal ke titik akhir, memperhitungkan arah gerak.

Gerak selalu bersifat relatif, artinya tidak ada yang disebut sebagai gerak absolut. Setiap gerak harus diukur terhadap sesuatu yang dianggap diam atau menjadi acuan. Oleh karena itu, pengertian gerak tidak dapat dipisahkan dari konsep kerangka acuan.

Kerangka Acuan dan Posisi

Kerangka acuan adalah sistem atau titik yang digunakan untuk menentukan posisi suatu objek dalam ruang dan mengukur geraknya. Kerangka acuan bisa berupa objek atau sistem koordinat. Ketika kita berbicara tentang gerak, kita harus selalu mempertimbangkan kerangka acuan karena posisi dan gerak suatu objek dapat berbeda jika dilihat dari kerangka acuan yang berbeda.

Kerangka acuan ini dapat bersifat absolut maupun relatif. Misalnya, jika kita melihat sebuah mobil bergerak di jalan, kita mungkin menganggap jalan sebagai kerangka acuan. Dengan begitu, kita bisa mengatakan bahwa mobil tersebut bergerak karena posisinya berubah relatif terhadap jalan. Tetapi jika kita berada di dalam kereta yang bergerak, kita dapat mengatakan bahwa kursi di sebelah kita tidak bergerak relatif terhadap kita. Namun, jika dilihat dari luar kereta, kursi tersebut jelas bergerak bersama dengan kereta.

Terdapat 2 jenis kerangka acuan, yaitu kerangka acuan inersial dan kerangka acuan non-inersial.

• Kerangka Acuan Inersial adalah kerangka acuan di mana hukum Newton pertama berlaku, yakni sebuah benda akan tetap diam atau bergerak dengan kecepatan konstan jika tidak ada gaya yang bekerja padanya. Contoh dari kerangka acuan inersial adalah permukaan bumi pada skala kecil.

• Kerangka Acuan Non-inersial adalah kerangka acuan yang bergerak dengan percepatan relatif terhadap kerangka acuan inersial. Dalam kerangka ini, hukum Newton harus dimodifikasi dengan menambahkan gaya fiktif seperti gaya sentrifugal atau gaya Coriolis untuk menjelaskan gerak objek.

Gerak Sebagai Perubahan Posisi

Gerak didefinisikan sebagai perubahan posisi suatu objek relatif terhadap kerangka acuan yang dipilih. Perubahan posisi ini dapat bersifat linear atau non-linear tergantung pada lintasan yang dilalui oleh objek tersebut.

Dalam hal ini, perubahan posisi tersebut dapat dihitung menggunakan rumus-rumus fisika dengan mempertimbangkan dua komponen utama: kecepatan dan percepatan. Misalnya, jika sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tetap 60 km/jam, mobil tersebut mengalami gerak dengan kecepatan konstan. Namun, jika mobil dipercepat dari 0 hingga 60 km/jam dalam waktu 5 detik, maka mobil tersebut mengalami percepatan.

• Kecepatan adalah laju perubahan posisi terhadap waktu. Jika suatu benda bergerak dari satu titik ke titik lain, maka kecepatan mengukur seberapa cepat perpindahan tersebut terjadi. Kecepatan memiliki besaran dan arah, sehingga dianggap sebagai besaran vektor. Kecepatan biasanya dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/s)

• Percepatan adalah laju perubahan kecepatan terhadap waktu. Jika kecepatan suatu objek berubah, baik dalam besaran maupun arah, maka objek tersebut mengalami percepatan. Percepatan juga merupakan besaran vektor, yang berarti memiliki besaran dan arah. Jika percepatan positif, maka objek bergerak semakin cepat; jika negatif, maka objek melambat.

Berdasarkan arahnya, gerak dibedakan menjadi gerak linear dan non-linear

• Gerak Linear adalah gerak di mana posisi objek berubah secara linear dalam satu dimensi. Contoh sederhana dari gerak linear adalah sebuah mobil yang bergerak sepanjang jalan lurus.

• Gerak Non-linear mencakup gerak melingkar, osilasi, atau lintasan kompleks lainnya yang tidak mengikuti garis lurus. Contoh gerak non-linear adalah gerak planet mengelilingi matahari atau ayunan bandul.

Gerak juga dapat diidentifikasi berdasarkan perubahan posisinya:

• Gerak Lurus. Ini adalah gerak di mana benda bergerak sepanjang garis lurus. Misalnya, mobil yang bergerak di jalan raya dalam satu arah tanpa belokan dapat dikatakan mengalami gerak lurus. Gerak lurus bisa bersifat konstan (kecepatan tetap) atau dipercepat (kecepatan berubah).

• Gerak Melingkar. Ketika suatu benda bergerak dalam lintasan melingkar, seperti planet yang mengorbit matahari atau bola yang berputar di ujung tali, gerak ini disebut gerak melingkar. Dalam gerak melingkar, posisi benda berubah, tetapi jaraknya dari titik pusat tetap.
• Gerak Berubah Arah. Ini adalah gerak di mana arah gerak benda terus berubah. Contoh yang paling umum dari jenis gerak ini adalah gerak planet dalam orbitnya yang tidak hanya bergerak maju tetapi juga mengubah arah seiring waktu.
• Gerak Berubah Kecepatan. Ketika kecepatan suatu benda berubah, kita mengatakan benda tersebut mengalami percepatan atau perlambatan. Perubahan kecepatan ini juga merupakan bentuk perubahan posisi karena benda dapat mempercepat atau memperlambat gerakannya menuju atau menjauhi suatu titik tertentu.

Kesimpulan

Gerak merupakan salah satu konsep dasar dalam fisika yang melibatkan perubahan posisi suatu objek relatif terhadap kerangka acuan tertentu dari waktu ke waktu. Pemahaman tentang gerak memerlukan pengetahuan tentang kerangka acuan dan posisi, serta bagaimana kecepatan dan percepatan mempengaruhi gerak suatu objek.

Kerangka acuan adalah sistem atau titik yang digunakan untuk menentukan posisi suatu objek dalam ruang dan mengukur geraknya. Posisi adalah tempat suatu benda berada dalam kerangka acuan tersebut, dan perubahan posisi ini seiring berjalannya waktu adalah esensi dari gerak.