Dalam kehidupan sehari-hari, kita
melihat orang berjalan, orang naik sepeda, orang naik sepeda motor,
orang mengendarai mobil, orang naik pesawat terbang atau dengan cara
lain dalam rangka bepergian dari suatu tempat ke tempat lain. Pengamatan
tentang hal tersebut di atas menggambarkan adanya peristiwa perpindahan
orang tersebut dari satu tempat ke tempat lain atau dengan kata lain
orang tersebut bergerak dari satu tempat ke tempat lain. Semua benda
dalam alam semesta ini bergerak, burung-burung terbang, planet berputar,
pohon-pohon tumbang, dan elektron-elektron bergerak dalam lintasannya.
Sebelum lebih lanjut membicarakan masalah gerak ada baiknya kita
mengenal dahulu beberapa konsep dasar dalam gerak seperti berikut ini.
Jarak dan Perpindahan
Kedudukan diartikan
sebagai letak (posisi) suatu benda pada waktu tertentu terhadap acuan.
Pengukuran posisi, jarak, atau laju harus dibuat dengan mengacu pada
suatu kerangka acuan atau kerangka sudut pandang. Ingatlah ketika Anda
pergi ke sekolah melewati jalan yang biasa Anda lewati. Tahukah Anda,
berapa jauhkah jarak yang telah Anda tempuh dari rumah hingga ke sekolah
Anda? Berapakah perpindahannya? Ke manakah arahnya? Mungkin jawabannya
akan berbeda-beda antara Anda dan teman Anda. Akan tetapi, tahukah Anda
maksud dari jarak dan perpindahan tersebut?
Jarak dan perpindahan adalah besaran Fisika yang saling berhubungan dan keduanya memiliki dimensi yang sama, tetapi memiliki makna fisis yang berbeda. Jarak merupakan besaran skalar, sedangkan perpindahan merupakan besaran vektor. Perhatikan Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.1 Perpindahan Roni yang sedang berlari.
Roni
berlari dari A ke B, kemudian berbalik ke arah C. Jarak yang ditempuh
oleh Roni adalah panjang lintasan dari A ke B, yakni 15 m, kemudian
ditambah dari B ke C, yakni 5 m sehingga jarak total yang ditempuh
adalah 20 m. Jarak yang dimaksud di sini adalah panjang lintasan yang
dilalui Roni dan tidak bergantung ke mana arah Roni berlari. Bagaimana
dengan perpindahannya? Perpindahan Roni adalah dari A ke C. Mengapa
demikian? Seperti yang telah dipelajari sebelumnya, perpindahan
merupakan besaran vektor sehingga perpindahan Roni hanya dilihat dari
perubahan kedudukannya. Pertama di posisi A, kemudian berubah kedudukan
akhirnya di C. Besarnya perpindahan Roni adalah 10 m dan arahnya dari A
ke C.
Seringkali kita dapat
menyatakan arah dengan menggunakan titik-titik mata angin, yaitu Utara,
Timur, Selatan, dan Barat, atau menggunakan “atas” dan “bawah”. Dalam
fisika, kita sering menggunakan sumbu koordinat, seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.2, untuk menyatakan kerangka acuan. Kita akan selalu dapat
menempatkan titik asal O, dan arah sumbu x dan y. Benda-benda yang diletakkan di kanan titik asal (O) pada sumbu x memiliki koordinat x yang biasanya positif, dan titik-titik di sebelah kiri O memiliki koordinat negatif. Posisi sepanjang sumbu y biasanya
dianggap positif jika berada di atas O, dan negatif jika di bawah O,
walaupun peraturan yang menyatakan sebaliknya juga dapat digunakan jika
lebih memudahkan. Semua titik pada bidang dapat dispesifikasikan dengan
memberinya koordinat x dan y.
Gambar 2.2 Pasangan standar sumbu koordinat xy
Pada gerak satu dimensi, kita sering memilih sumbu x sebagai garis di mana gerakan tersebut terjadi. Dengan demikian, posisi benda pada setiap saat dinyatakan dengan koordinat x saja. Dalam fisika, jarak dan perpindahan memiliki pengertian yang berbeda. Perpindahan didefinisikan
sebagai perubahan posisi benda dalam selang waktu tertentu. Jadi,
perpindahan adalah seberapa jauh jarak benda tersebut dari titik
awalnya.
Untuk melihat perbedaan
antara jarak total dan perpindahan, misalnya seseorang berjalan sejauh
50 m ke arah Timur dan kemudian berbalik (ke arah Barat) dan berjalan
menempuh jarak 30 m, lihat Gambar 2.3. Jarak total yang ditempuh adalah
80 m, tetapi perpindahannya hanya 20 m karena posisi orang itu pada saat
ini hanya berjarak 20 m dari titik awalnya.
Jika sebuah benda bergerak selama selang waktu tertentu, misalnya pada saat t1 benda berada pada sumbu x di titik x1 pada sistem koordinat yang ditunjukkan oleh Gambar 2.4. Pada waktu t2 benda berada pada titik x2.
Perpindahan benda ini dapat dituliskan:
∆x = x2 – x1
Simbol Δ (delta) menyatakan perubahan suatu besaran. Dengan demikian, Δx berarti “perubahan pada x” yang merupakan perpindahan. Perubahan besaran apapun berarti nilai akhir besaran tersebut dikurangi nilai awalnya.