Bismillahirrahmanirrahiim
Hai, selamat datang kembali bagi pembaca setia situs IPA MTs dan selamat datang bagi pembaca yang baru berkunjung ke situs IPA MTs. Saya mengucapkan terima kasih kepada kalian yang sudah berkenan berkunjung, membaca dan membagikan postingan-postingan di situs ini. Mudah-mudahan kalian juga memperoleh kebaikan dan kesehatan.
Bagi kalian yang sedang maupun sudah merasakan pendidikan di sekolah formal, tentunya mengenal pelajaran fisika. Pelajaran ini bagi sebagian besar pelajar merupakan pelajaran yang dianggap sulit sehingga enggan mempelajarinya dengan sungguh-sungguh.
Baca juga : Memahami Tujuan Belajar di Sekolah
Tetapi apakah kalian mengetahui dan sadar bahwa pelajaran fisika mempunyai manfaat besar dalam teknologi yang ada saat ini dan hikmah yang dapat membantu kalian membentuk karakter baik bila kalian menerapkan hikmah tersebut dalam kerangka berpikir, sikap dan tindakan kalian. Mudah-mudahan kalian sudah menyadari manfaat dan hikmah dari pelajaran fisika. Jika belum, mudah-mudahan, postingan ini dapat membantu kalian menyadari hikmah dari pelajaran fisika melalui materi perpindahan dan usaha.
Perpindahan dan usaha dalam fisika merupakan salah satu besaran dan dapat dihitung melalui rumus. Besaran dan usaha juga, sebenarnya saling terkait karena perpindahan mempengaruhi besarnya usaha yang dilakukan seseorang ketika dia memberikan gaya pada suatu benda atau dirinya sendiri.
Postingan situs IPA MTs kali ini akan membahas mengenai rumus perpindahan dan usaha dalam fisika disertai penggalian hikmah agar kalian dapat memahami rumus dan mengetahui nilai positif dari kedua besaran tersebut. Jadi, bacalah dengan santai. Selamat membaca.
Rumus Perpindahan Fisika dan Hikmahnya
Pembahasan rumus perpindahan dan hikmahnya dibagi menjadi tiga bagian pembahasan yaitu definisi perpindahan, perbedaan perpindahan dan jarak, rumus dan faktor yang mempengaruhi perpindahan serta hikmah yang dapat diambil berdasarkan rumus perpindahan.
A. Definisi Perpindahan
Di dalam fisika, perpindahan didefinisikan sebagai perubahan kedudukan dari seseorang yang bergerak atau benda yang digerakan dalam selang waktu tertentu. Ketika seseorang bergerak atau benda digerakkan maka seseorang atau benda tersebut berpindah dari kedudukan atau posisi awal ke posisi akhir. Bila dibuat garis lurus antara titik awal dan akhir akan menghasilkan panjang. Panjang garis dari titik awal sampai akhir itu yang dihitung sebagai perpindahan.
Dalam fisika, setiap besaran ditulis dengan lambang tertentu juga satuan. Begitu juga dengan perpindahan. Besaran perpindahan dilambangkan dengan S. Satuan perpindahan yaitu meter (m). Perpindahan termasuk besaran vektor karena memiliki nilai dan memperhatikan arah dalam penghitungannya.
B. Perbedaan Perpindahan dan Jarak
Mungkin ada diantara kalian yang berpikir bahwa perpindahan sama dengan jarak. Sebaiknya anggapan tersebut kalian ubah karena perpindahan dan jarak dalam fisika merupakan dua besaran yang berbeda cara menghitungnya walaupun lambang dan satuannya sama. Agar mudah memahami perbedaan perpindahan dan jarak, perhatikan gambar di bawah ini.
 |
| Perpindahan dengan sudut dan kembali ke titik awal |
Pada gambar 1, kalian dapat melihat bahwa seseorang berjalan dari titik A menuju B lalu ke C dan membentuk sudut 90º maka perpindahannya adalah garis yang dibuat dari titik A ke titik C. Rumus untuk menghitung besar perpindahannya dengan rumus teorema pyhtagoras yaitu :
S = √(AB)² + (BC)²
Adapun jarak dihitung dengan menjumlahkan seluruh perjalanan dari titik AB ke BC ( AB + BC) dengan mengabaikan sudut. Seperti menghitung keliling suatu bangun datar atau ruang.
Sekarang perhatikan gambar 2, seseorang melakukan perjalanan dari titik A ke B lalu ke C, kemudian kembali ke titik A. Perpindahan orang tersebut adalah 0 karena kembali ke titik semula. Adapun jarak yang ditempuh adalah jumlah keseluruhan perjalanan dari titik A sampai kembali ke titik A.
Berdasarkan uraian di atas dapat diketahui perbedaan antara perpindahan dan jarak. Berikut perbedaan antara perpindahan dan jarak :
- Perpindahan merupakan panjang lintasan dari titik awal ke titik akhir atau jarak terdekat antara titik awal dengan titik akhir, sedangkan jarak merupakan seluruh panjang lintasan dari titik awal sampai titik akhir.
- Besarnya perpindahan dipengaruhi oleh arah dari seseorang atau benda yang bergerak, sedangkan besarnya jarak tidak dipengaruhi oleh arah seseorang atau benda yang bergerak. Oleh karena itu perpindahan termasuk besaran vektor, sedangkan jarak termasuk besaran skalar.
C. Rumus Perpindahan dan Contoh Soal
Di dalam fisika, setiap besaran mempunyai rumus atau formula untuk menghitung nilai besaran tersebut, begitu juga dengan perpindahan. Rumus tersebut berguna untuk memudahkan dalam penghitungan nilai perpindahan.
Pada bagian ini juga disertakan contoh soal dari masing-masing rumus perpindahan agar kalian dapat mengetahui bagaimana menggunakan rumus-rumus tersebut.
1. Rumus Perpindahan dalam Fisika
Ada beberapa rumus yang dapat digunakan untuk menghitung nilai besaran perpindahan dalam fisika. Berikut beberapa rumus perpindahan dalam fisika :
- 1. S = √x² + y². Rumus ini dapat digunakan jika perjalanan suatu benda membentuk sudut 90º, misalnya seseorang berjalan ke utara lalu berbelok ke timur atau barat.
- 2. S = ∑xₙ. ∑xₙ merupakan jumlah panjang lintasan yang ditempuh dari titik ke 1 sampai ke n. Rumus ini berlaku apabila seseorang atau benda melakukan perjalanan dengan arah yang sama dan segaris, maka perpindahan dihitung dengan menjumlahkan seluruh panjang lintasan yang ditempuh. Pada kasus seperti ini nilai perpindahan sama dengan nilai jaraknya.
- 3. S = ∑xₙ - ∑xₙ = 0. Rumus ini berlaku bila seseorang atau benda melakukan perjalanan lalu kembali ke titik semula dengan rute yang sama.
- 4. S = ∑xₙ - ∑yₙ, ∑yₙ merupakan jumlah panjang lintasan yang ditempuh dengan arah yang berlawanan. Rumus ini dipakai seseorang bergerak ke satu arah lalu kembali dengan arah berlawanan dan satu garis tetapi tidak sampai ke titik awal.
- 5. S = ½ (vₒ + vₜ) . t, dengan vₒ adalah kecepatan awal saat bergerak dengan satuan m/s, vₜ merupakan kecepatan selama waktu tertentu dan t merupakan waktu selama bergerak dengan satuan sekon (s).
- 6. S = vₒt + ½ at², dengan a merupakan percepatan yang terjadi selama waktu tertentu dengan satuan m/s². Rumus ini berlaku jika seseorang atau benda yang bergerak mengalami percepatan. Percepatan merupakan kenaikan atau penurunan kecepatan selama waktu bergerak.
Wow, ternyata rumus untuk menghitung nilai perpindahan banyak juga dan ternyata masih ada lagi.. Tetapi, yang terpenting kalian paham konsep dasar tentang perpindahan dalam fisika kemudian kalian kembangkan sendiri dengan mengkaitkan perpindahan dengan materi lain seperti matematika.
2. Contoh Soal Rumus Perpindahan dalam Fisika
Bagaimana cara menggunakan rumus-rumus di atas? Perhatikan contoh soal berikut ini.
Contoh soal rumus perpindahan ke-1
Seseorang mengendarai sepeda motor sejauh 4 km ke barat lalu bergerak ke utara sejauh 3 km. Tentukan besar perpindahan dan jarak tempuh pengendara tersebut !
Diketahui :
- B = 4 km ( A merupakan pemisalan saja)
- U = 3 km
Ditanyakan :
- Perpindahan dan jarak.
Jawaban :
- Karena rute perjalan dari barat ke utara membentuk sudut 90º maka rumus perpindahan yaitu S = √x² + y².
- S = √4² + 3²
- S = √16 + 9
- S = √25
- S = 5 km, jadi perpindahannya adalah 5 km.
- Adapun jarak yang ditempuh adalah 4+3 km = 7 km.
Contoh soal rumus perpindahan ke-2
Seorang anak mengendarai sepeda sejauh 300 m kemudian berhenti sejenak untuk minum. Dia melanjutkan perjalanan dengan arah yang sama sejauh 200 m. Hitunglah perpindahan anak tersebut dari titik semula!
Diketahui :
- x₁ = 300 m
- x₂ = 200 m
Ditanyakan :
- S = ....?
Jawaban :
- Karena arah perjalanan sama maka berlaku rumus S = ∑xₙ
- S = x₁ + x₂
- S = 300 m + 200 m
- S = 500 m
Contoh soal rumus perpindahan ke-3
Seseorang melakukan perjalanan ke kota A sejauh 6 km kemudian ke kota B sejauh 8 km. Setelah keperluannya selesai di kota B, dia kembali pulang dengan rute yang sama. Berapakah perpindahan yang dilakukan oleh orang tersebut?
Jawaban :
Karena orang tersebut kembali pulang atau ke titik awal maka perpindahannya adalah 0.
Contoh soal rumus perpindahan ke-4
Seorang anak bersama temannya sedang berjalan di area car freeday sejauh 200 m. Mereka berhenti sejenak untuk membeli minuman. Kemudian mereka melanjutkan perjalanan kembali sejauh 0,5 km. Setelah itu mereka memutuskan kembali, tetapi ketika sudah berjalan 300 meter mereka berhenti untuk melihat pertunjukkan sulap. Berdasarkan ilustrasi tersebut, berapakah jauh perpindahan anak-anak tersebut (dalam km)?
Diketahui :
- x₁ = 200 m = 0,2 km
- x₂ = 0,5 km
- y₁ = 300 m = 0,3 km
Ditanyakan :
- S = ... km ?
Jawaban :
- Karena yang ditanyakan dalam satuan km, maka konversikan dulu satuan meter ke satuan km.
- S = x₁ + x₂ - y₁
- S = 0,2 + 0,5.- 0,3 km
- S = 0,4 km, jadi perpindahannya adalah 0,4 km.
Contoh soal rumus perpindahan ke-5
Seorang pengendara motor berkendara dengan kecepatan 30 km/jam kemudian kemudian selama 5 detik mempercepat kendaraannya sampai 42 km/jam. Berapakah besar perpindahan yang dilakukan pengendara tersebut?
Diketahui :
- vₒ = 30 km/jam = 30.000/3600 m/s
- vₜ = 42 km/jam = 42.000/3600 m/s
- t = 5 detik
Ditanyakan :
- S = .... m ?
Jawaban :
- S = ½ (vₒ + vₜ) . t
- S = ½ (30000/3600 + 42000/3600) m/s.5 detik
- S = 50 m
Contoh soal rumus perpindahan ke-6
Seorang pengendara motor bergerak dengan kecepatan 9 km/jam, kemudian selama 5 menit mempercepat kendaraannya sampai mengalami percepatan sebesar 0,2 m/s². Hitunglah besar perpindahan yang dialami pengendara tersebut!
Diketahui :
- v₀ = 9 km/jam = 9000/3600 m/s = 2,5 m/s
- t = 5 menit = 5 x 60 detik = 300 detik
- a = 0,2 m/s²
Ditanyakan :
- S = ... m ?
Jawaban :
- Ingat dalam mengerjakan soal fisika, kalian harus menyetarakan satuannya bila belum setara seperti soal di atas.
- S = vₒt + ½ at²
- S = 2,5 m/s (300 detik) + ½ (0,2 m/s²)(300 detik)²
- S = 750 m + 9000 m
- S = 9750 m
- S = 9,75 km
Itulah beberapa contoh soal sederhana mengenai perpindahan berdasarkan rumusnya. Mudah-mudahan bermanfaat dalam memahami konsep perpindahan dalam fisika.
D. Hikmah Perpindahan Fisika
Jika kalian memperhatikan sesuatu kemudian mengkaitkan dengan proses atau nilai-nilai kehidupan, kalian akan mendapatkan hikmah yang terkandung di dalam sesuatu tersebut. Nah, begitu juga dengan besaran fisika perpindahan. Ada hikmah yang dapat kalian ambil kemudian dapat membentuk sikap dan karakter kalian.
Berdasarkan penjelasan mengenai perpindahan di atas, dapat diketahui bahwa perpindahan merupakan perubahan posisi dari benda yang bergerak selama selang waktu. Nah, hikmah yang dapat digali terletak pada kata Perubahan.
 |
| Hikmah rumus perpindahan fisika |
Perubahan akan dialami oleh setiap orang, baik perubahan fisik, psikis dan keterampilan. Perubahan fisik seseorang dimulai sejak dalam kandungan sampai meninggal. Saat dalam kandungan, seseorang mengalami perubahan dari zigot sampai bayi dengan bentuk yang sempurna. Ketika dia lahir, maka dimulailah proses perubahan fisik, keterampilan dan psikisnya. Sadar atau tidak sadar, dia terus belajar seperti belajar berjalan, berbicara, dan hal-hal lainnya sehingga terjadi perubahan kemampuan yang dimilikinya. Seiring waktu, dia akan mengalami hal-hal menyenangkan dan menyedihkan, kesulitan dan kemudahan, kebahagiaan dan kesusahan, yang membuat psikisnya berubah.
Baca juga : Memahami Fase Embrionik dan Pasca Embrionik - IPA MTs
Perubahan dalam kehidupan seseorang, berdasarkan rumus perpindahan fisika, dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu arah pergerakan, kecepatan pergerakan dan waktu. Ketiga hal tersebut akan mempengaruhi besar kecilnya perubahan yang hendak seseorang raih.
Arah menentukan besar kecilnya perpindahan atau perubahan. Jika seseorang bergerak dengan arah tertentu kemudian berbelok atau berbalik sampai ke titik semula, maka perubahan seseorang tersebut menjadi kecil bahkan dapat bernilai nol. Tetapi bila dia terus bergerak searah, maka nilai perubahannya semakin besar.
Oleh karena itu, jika seseorang ingin memperoleh perubahan yang besar dalam hidupnya, maka dia sebaiknya bergerak searah dengan tujuan awalnya. Dia sebaiknya tidak berbelok (mengganti arah) dan apalagi berlawanan arah dengan tujuan awalnya, karena mengurangi perubahan yang hendak diraih.
Sebagai contoh yaitu seorang siswa yang ingin pandai di pelajaran IPA, sebaiknya siswa tersebut bergerak searah dengan keinginannya, seperti memberikan waktu lebih banyak untuk membaca buku IPA, mengerjakan soal IPA dan melakukan percobaan-percobaan IPA serta mampu membuat karya atau teknologi terkait hukum-hukum IPA. Insya Allah, jika dia terus konsisten bergerak searah, maka dia akan memperoleh perubahan besar dalam pengetahuan dan keterampilan IPA.
Selain arah, besar kecilnya perpindahan juga dipengaruhi oleh kecepatan gerak dan lama waktu gerak. Kecepatan pergerakan dan waktu tersebut berbanding lurus dengan perpindahan. Bila seseorang bergerak dengan cepat selama selang waktu, maka dia akan menghasilkan perpindahan yang besar, atau semakin lama dia bergerak dengan kecepatan tertentu, juga akan menghasilkan perpindahan yang besar pula. Tetapi bila kecepatan gerak lambat dengan waktu singkat maka perpindahan bernilai kecil.
Kecepatan gerak dan waktu tersebut menunjukkan bahwa jika seseorang ingin ada perubahan (tujuan) besar dan baik dalam hidupnya maka dia hendaknya bergerak dengan cepat dan membutuhkan waktu yang lama. Oleh karena itu, dia tidak boleh berputus asa dan berhenti bergerak. Jadi, persiapkanlah diri secara fisik dan psikis untuk meraih perubahan (tujuan) besar dan baik tersebut.
Rumus Usaha Fisika dan Hikmahnya
Usaha dalam fisika merupakan salah satu besaran turunan dengan satuan Joule atau Nm. Besaran usaha biasa ditulis dengan W (work). Rumus untuk menghitung usaha yaitu W = F.s, dimana F adalah gaya dengan satuan Newton (N) dan s adalah perpindahan dengan satuan meter (m).
Berdasarkan rumus usaha dapat diketahui bahwa perpindahan merupakan salah satu komponen yang menentukan usaha. Perpindahan tersebut berbanding lurus dengan besar kecilnya usaha. Jika perpindahan yang dihasilkan gaya seseorang kecil, maka usaha seseorang tersebut juga kecil. Namun bila perpindahannya besar maka usahanya juga bernilai besar. Jadi, perpindahan terkait dengan nilai usaha.
Keterangan lebih lengkapnya mengenai usaha dapat dibaca melalui artikel Memahami Definisi dan Rumus Usaha dalam Fisika beserta Hikmahnya - IPA MTs.
Penutup
Demikian penjelasan mengenai besaran dan rumus perpindahan juga usaha beserta hikmah yang dapat diambil dari konsep kedua besaran fisika tersebut. Jika ada kesalahan, silahkan hubungi kami melalui email (fitur Hubungi Kami).
Mudah-mudahan bermanfaat dalam menambah pemahaman mengenai perpindahan dan usaha serta mampu membantu membentuk karakter baik dalam bersikap dan bertindak.
Kalian dapat membagikan postingan ini kepada siapa saja melalui media sosial maupun whatsapp, agar orang lain juga memperoleh manfaat baik dari postingan ini. Baca juga postingan lainnya di www.ipamts.com.
Bagikan artikel :