TUGAS SEJARAH FISIKA

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Sejarah Fisika

Desen pengampu : Prof. Dr. H Widha Sunarno, M.Pd

Disusun Oleh:

RATNA ARI WIDYANINGSIH

(K2309062)

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

SEJARAH FISIKA

GERAK

Percepatan (acceleration)

Pada umumnya kecepatan menyatakan seberapa cepat kecepatan sebuah benda

berubah. Percepatan dibedakan menjadi dua, yaitu :

- Percepatan rata-rata (average acceleration)

Didefinisikan sebagai perubahan kecepatan dibagi waktu yang diperlukan

untuk perubahan ini.

percepatanrata−rata (a )= peruba hankecepatan (∆v )waktu yangdiperlukan (∆ t )

Percepatan merupakan besaran vector, tetapi untuk gerak satu dimensi,

kita hanya perlu menggunakan tanda plus atau minus untuk menunjukkan

arah relative terhadap sistem koordinat yang dipakai.

- Percepatan sesaat (instantaneous acceleration)

Didefinisikan sebagai perubahan kecepatan yang sangat kecil selama

selang waktu yang sangat pendek.

percepatansesaat (a )= lim∆t →0

∆v∆ t

Ketika kecepatan naik dengan nilai mutlak terhadap waktu, gerak ini disebut

mengalami percepatan (acceleration). Tetapi saat kecepatan turun dalam nilai

mutlak terhadap waktu, gerak ini disebut mengalami perlambatan (decelerated).

Gerak dengan percepatan constant

Suatu gerak dimana memiliki kecepatan constant atau mendekati constant,

yaitu percepatan tidak berubah terhadap waktu dengan lintasan gerak yang

lurus disebut gerak lurus beraturan. Dalam hal ini percepatan sesaat dan

percepatan rata-rata adalah sama.

Persamaan gerak lurus beraturan yang menghubungkan posisi, kecepatan,

percepatan, dan waktu, jika percepatan constant:

v=v0+at

x=x0+v0t+12a t2

v2=v02+2a (x−x0 )

v=v+v 0

2

Persamaan-persamaan ini hanya berlaku ketika percepatannya constant. x

menyatakan posisi, bukan jarak, dan x−x0 adalah perpindahan.

Gerak jatuh bebas (falling bodies)

Aristoteles pada tahun 384-322 menyatakan bahwa benda yang

beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu

dari waktu benda yang lebih ringan. Dengan kata lain benda-benda yang

jatuh,semakin berat benda tersebut maka akan semakin cepat jatuh. Pernyataan

Aristoteles ini bertahan hingga tahun 1600. Karena sampai saat itu belum ada

ilmuan yang memberikan pernyataan tentang gerak jatuh bebas.

Galileo Galilei

Pada tahun 1564-1642 Galileo Galilei melakukan berbagai

pengamatan tentang gerak jatuh bebas. Sumbangan penting Galileo berkaitan

dengan bidang mekanika. Pada waktu itu berkembang gagasan Aristoteles

yang menyatakan bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat

dibandingkan dengan benda yang lebih ringan. Galileo adalah yang pertama

kali menunjukan dengan percobaannya sendiri bahwa benda-benda yang jatuh

bergerak dengan percepatan yang sama. Kesimpulan ini diperoleh berdasarkan

percobaan yang dilakukannya pada bola yang meluncur menuruni bidang

miring dengan kemiringan yang bervariasi. Dengan menggunakan sebuah

benda miring, Galileo mampu mengurangi percepatan bola, sehingga

menghasilkan gerak yang cukup pelan untuk diukur dengan instrumen yang

tersedia pada saat itu. Galileo Galilei menggelindingkan bola di atas bidang

miring dengan berbagai sudut dan mengukur selang waktu yang ditempuh

untuk mencapai tanah. Dengan percobaan ini Galileo mengambil kesimpulan

mengenai benda jatuh bebas karena bola yang jatuh bebas sama dengan bola

yang menggelinding pada bidang vertical.

Galileo mendalilkan bahwa semua benda akan jatuh dengan

percepatan yang sama apabila tidak ada udara atau hambatan lainnya. Galileo

menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan, jatuh dengan percepatan

yang sama, paling tidak jika tidak ada udara. Galileo yakin bahwa udara

berperan sebagai hambatan untuk benda-benda yang sangat ringan yang

memiliki permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa, hambatan

udara ini bisa diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara telah diisap, benda

ringan seperti selembar kertas yang dipegang horisontal pun akan jatuh

dengan percepatan yang sama seperti benda yang lain. Ia menunjukkan bahwa

untuk sebuah benda yang jatuh dari keadaan diam, jarak yang ditempuh akan

sebanding dengan kuadrat waktu. Kita dapat melihat hal ini dari salah satu

persamaan GLBB. Walaupun demikian, Galileo adalah orang pertama yang

menurunkan hubungan matematis.

Galileo mengetahui bahwa gesekan udara bekerja pada benda jatuh,

walau demikian beberapa benda (beratnya berbeda) yang ia jatuhkan sampai

di tanah pada saat hampir bersamaan. Legenda mengatakan bahwa suatu

waktu Galileo menjatuhkan beberapa benda dari puncak menara Pisa, dan

pengamat ditanah mencatat bahwa benda-benda itu sampai di tanah pada saat

yang bersamaan. Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya

hambatan udara, semua benda jatuh dengan percepatan konstan yang sama.

Kita menyebut percepatan ini sebagai percepatan yang disebabkan oleh

gravitasi pada bumi dan memberinya simbol g. Besarnya kira-kira 9,8 m/s2.

Dalam satuan Inggris alias British, besar g kira-kira 32 ft/s2. Percepatan yang

disebabkan oleh gravitasi adalah percepatan sebuah vektor dan arahnya

menuju pusat bumi.

a) sebuah bola dan kertas yang

ringan dijatuhkan pada saat yang

sama; b) percobaan yang sama

diulangi, tetapi dengan kertas

yang berbentuk gumpalan.

sebuah batu dan bulu ayam

dijatuhkan dari ketinggian yang

sama. a) di udara; b) di ruang

hampa

Tiga puluh tahun kemudian, Robert Boyle menemukan pompa

vakum. Karena itu sangat mudah saat ini untuk membuktikan kesimpulan

Galileo dengan menjatuhkan benda-benda dengan berat berbeda di dalam

suatu ruang vakum, dimana pengaruh hambatan udara disingkirkan. Bulu

ayam yang ringan dan bola yang jauh lebih berat selalu berada pada posisi

yang sama dan jatuh di dasar ruang vakum pada saat yang bersamaan dengan

kelajuan sama.

Pada tanggal 2 Agustus 1971, versi baru percobaan ini dilaksanakan

di permukaan bulan oleh astronot David Scott. Dengan kondisi permukaan

bulan yang mendekati vakum sempurna, David menjatuhkan sehelai bulu

ayam dan sebuah palu. Ditonton oleh pemirsa televisi di seluruh dunia terlihat

bahwa keduanya jatuh pada saat bersamaan sampai di permukaan bulan.

Gerak parabola (projectile motion)

Galileo adalah orang yang pertama kali yang mendiskripsikan gerak

peluru secara akurat. Ia menunjukkan bahwa gerak tersebut bias dipahami

dengan menganalisa komponen-komponen horizontal dan vertical gerak

tersebut secara terpisah. Ini merupakan analisis inovatif, tidak pernah

dilakukan oleh siapapun sebelum Galileo. Analisis ini juga ideal karena tidak

memperhitungkan hambatan udara. Salah satu hasil analisis, Galileo

menyatakan bahwa sebuah benda yang dilepaskan dengan arah horizontal

akan mencapai lantai pada saat yang sama dengan sebuah benda yang

dijatuhkan secara vertical.

Terdapat dua asumsi apabila kita membahas gerak projectile:

- Pengaruh hambatan udara dapat diabaikan

- Mengasumsikan bahwa percepatan gravitasi g constant selama gerak

berlangsung dan memiliki arah ke bawah.

Dengan asumsi ini kita menemukan bahwa lintasan projectile, yang kita sebut

dengan istilah lintasan, selalu berbentuk parabola. Sehingga gerak projectile

merupakan gerak parabola. Contohnya gerakan peluru yang ditembakkan

dengan sudut elevasi tertentu maka bentuk lintasannya adalah parabola.

Gerak dua dimensi dengan dengan perceptan constant dapat dianalisis

sebagai kombinasi antara dua gerak yang terpisah dalam arah x dan y dengan

percepatan masing-masing ax danay. Gerak projectile merupakan kasus

khusus dari gerak dua dimensi dengan percepatan constant dan dapat

diperlakuka sesuai hal itu dengan percepatan nol dalam arah x, dan a y=−g

dalam arah y. jadi saat menganalisis gerak projectile, anggaplah gerak tersebut

sebagai superposisi dua gerak:

1. Gerak dengan kecepatan constant dalam arah horizontal, dan

2. Gerak jatuh bebas dalam arah vertical.

Komponen horizontal dan vertical dari gerak projectile sepenuhnya saling

tidak mempengaruhi dan dapat diperlakukan secara terpisah, dengan waktu t

sebagai variable umum untuk kedua komponen tersebut.

Gerak melingkar

Sebuah benda yang bergerak pada lintasan melingkar dengan

kecepatan constant dikatakan mengalami gerak melingkar beraturan.

Walaupun sebuah benda bergerak dengan kecepatan constant dalam lintasan

lingkaran, benda tersebut tetap mengalami percepatan. Percepatan bergantung

pada perubahan yang terjadi pada vector kecepatan. Oleh karena kecepatan

merupakan besaran vector, ada dua cara percepatan dapat terjadi dengan

perubahan besar kecepatan dan/atau perubahan arah kecepatan. Situasi yang

kedua terjadi ketika benda bergerak dengan kecepatan constant dalam lintasan

melingkar. Vector kecepatan selalu bersinggungan terhadap lintasan benda

dan tegak lurus dengan jari-jari lintasan melingkar. Vector percepatan pada

gerak melingkar beraturan selalu tegak lurus lintasan dan selalu menuju ke

pusat lingkaran. Percepatan ini disebut percepatan sentripetal dan besarnya

adalah:

ac=v2

r

Gerak melingkar dengan kecepatan constant terjadi jika gaya total

pada benda yang diberikan menuju pusat lingkaran. Jika gaya total tidak

diarahkan menuju pusat lingkaran, melainkan dengan sudut tertentu, gaya

tersebut mempunyai dua komponen. Komponen yang menuju pusat lingkaran,

menyebabkan percepatan sentripetal dan mempertahankan gerak benda dalam

lingkaran. Komponen tangen terhadap lingkaran tersebut, bekerja untuk

menaikkan atau menurunkan laju, dan dengan demikian menghasilkan

komponen percepatan yang merupakan tangen terhadap lingkaran (percepatan

tengensial). Komponen tangensial dari percepatan sama dengan perubahan

besar kecepatan benda:

a t=∆ v∆ t

Percepatan tangensial selalu menuju ke arah tangen dari lingkaran, dan

merupakan arah gerak (partikel terhadap v) jika laju bertambah. Jika laju

berkurang percepatan tengensial menunjuk arah yang antiparalel terhadap v.

Dalam kedua kasus tersebut, percepatan radial dan percepatan tangensial

selalu tegak lurus satu sama lain, dan arah keduanya terus berubah sementara

benda bergerak sepanjang jalur melingkarnya.