Dalam keseharian biasanya sulit membedakan antara kecepatan dan kelajuan, namun dalam fisika kelajuan dan percepatan dibedakan. Perbedaannya adalah sebagai berikut ini : Kelajuan yaitu perbandingan antara jarak yang ditempuh dengan selang waktu yang diperlukan benda. Sedangkan Kecepatan adalah perpindahan suatu benda dibagi selang waktunya. Jadi kelajuan adalah besaran skalar yaitu besaran yang hanya memiliki nilai. Sedangkan kecepatan adalah besaran vector yaitu selain memiliki nilai juga memiliki arah.
Ada perbedaan makna antara jarak dan perpindahan. Jarak merupakan panjang lintasan yang ditempuh, sedangkan perpindahan merupakan 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. Misalnya seorang atlet berlari menempuh jarak 30 meter dalam waktu 6 detik. Dengan kata lain, atlet tersebut menempuh jarak mencapai 5 meter setiap detiknya. Jarak tertentu (s) setiap detiknya (t) disebut sebagai kelajuan atau secara matematis dapat ditulis (v), dan dirumuskan sebagai:
| v = | s |
| t |
Keterangan :
v = kecepatan benda, satuan m/s
s = perpindahan yang ditempuh benda, satuan m
t = waktu yang diperlukan, satuan sekon (s) atau detik
Speedometer yang ada di kendaraan tidak mengukur kecepatan gerak, tetapi mengukur kelajuan. Angka yang ditunjukkan pada speedometer selalu berubah-ubah. Speedometer ini menunjukkan kelajuan sesaat mobil yang sedang bergerak. Berbeda dengan speedometer, biasanya mobil modern menggunakan GPS (Global Positioning System) untuk menginformasikan letak, kecepatan, arah, dan waktu secara akurat. Sebuah mobil melaju dengan GPS yang menunjukkan angka yang tetap 20 m/s atau 72 km/jam. Jika kelajuan mengukur jarak tempuh, maka kecepatan (v) mengukur perpindahan (Δs) gerak benda tiap waktu (t), jika dirumuskan adalah:
 = | Δs |
| Δt |
Meskipun kelajuan dan kecepatan memiliki definisi konsep yang berbeda, namun pada gerak lurus kecepatan dan kelajuan memiliki nilai, simbol (v), serta satuan yang sama (m/s).
Mobil yang sedang bergerak menjauhi lampu merah lalu lintas akan dipercepat, sedangkan saat mendekati lampu merah lalu lintas akan diperlambat. Percepatan atau perlambatan mobil tersebut dengan mudah dapat diamati dari adanya perubahan besar kecepatan mobil yang ditunjukkan oleh jarum speedometer atau angka yang muncul pada GPS.
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.
| vo | t | vt |
|---|---|---|
| 20 | 0 | 20 |
| - | 1 | 16 |
| - | 2 | 12 |
| - | 3 | 8 |
| - | 4 | 4 |
| - | 5 | 0 |
Dari fakta yang ditunjukkan dapat diketahui besar perlambatan mobil sebesar 4 m/s². Nilai tersebut diturunkan dari persamaan berikut.
v0 = 72 km/jam = 72000 m/3600 s = 20 m/s
vt = 0 km/jam = 0 m/s
Δt = 5 s
vt = 0 km/jam = 0 m/s
Δt = 5 s
| α = | Δv | = | 20 - 0 | = 4 m/s² |
| Δt | 5 |
Karena perubahan kecepatan mobil dalam setiap detik selalu tetap, maka percepatan gerak mobil adalah tetap sehingga mobil tersebut bergerak lurus berubah beraturan (GLBB).
Percepatan benda tidak hanya berlaku pada kendaraan yang sedang bergerak secara horisontal, tetapi juga pada benda yang bergerak secara vertikal. Semua benda yang ada di permukaan bumi mengalami gaya gravitasi. Gaya gravitasi yang dimaksud adalah gaya tarik oleh bumi sehingga benda mengalami percepatan konstan sebesar 10 m/s² (percepatan gravitasi).
1. Sebuah mobil yang mula-mula diam, kemudian bergerak dipercepat hingga kecepatannya menjadi 72 km/jam. Setelah bergerak selama 30 sekon, percepatan yang dialami mobil tersebut adalah….
Diketahui :
Vt = 0 (mula mula diam)
V0 = 72 km/jam : 3600 m/s = 20 m/s
t = 30 s
Ditanyakan : α?
jawab :
Diketahui :
Vt = 0 (mula mula diam)
V0 = 72 km/jam : 3600 m/s = 20 m/s
t = 30 s
Ditanyakan : α?
jawab :
| α = | Δv | = | 20 - 0 | = 2/3 m/s² |
| Δt | 30 |
2. Buah kelapa yang sudah tua dan matang jatuh dari pohonnya. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², berapakah kecepatan buah kelapa setelah jatuh selama 3 detik?
Diketahui :
g = 10 m/s²
V0 = 0 m/s
t = 3 s
Ditanyakan : Vt?
Penyelesaian :
Vt = V0 + gt
Vt = 0 + 10 . 3
Vt = 30 m/s
Dalam fisika, gaya adalah tarikan atau dorongan. Gaya adalah sesuatu yang jika dikerjakan terhadap benda dapat menyebabkan terjadinya perubahan gerak atau bentuk. Gaya dapat dibedakan menjadi gaya sentuh dan gaya tak sentuh.
1. Gaya Sentuh
Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja melalui sentuhan. Gaya sentuh contohnya adalah gaya otot dan gaya gesek.
- Gaya otot adalah gaya yang ditimbulkan oleh koordinasi otot dengan rangka tubuh. Misalnya seseorang hendak memanah dengan menarik mata panah ke arah belakang.
- Gaya gesek adalah gaya yang diakibatkan oleh adanya dua buah benda yang saling bergesekan. Gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya yang diberikan pada benda. Contohnya gaya gesekan antara meja dengan lantai pada saat meja didorong. Meja yang didorong ke depan akan bergerak ke depan, namun pada waktu yang bersamaan meja juga akan mengalami gaya gesek yang arahnya berlawanan dengan arah gerak meja.
2. Gaya Tak Sentuh
Gaya tak sentuh adalah gaya yang tidak membutuhkan kontak langsung dengan benda yang dikenai. Contohnya seperti saat kita mendekatkan ujung magnet batang dengan sebuah paku besi. Seketika paku besi akan tertarik dan menempel pada magnet batang. Hal tersebut disebabkan oleh adanya pengaruh gaya magnet yang ditimbulkan magnet batang. Selain gaya magnet, gaya gravitasi pada orang yang sedang terjun payung juga merupakan contoh gaya tak sentuh.
Lebih lanjut tentang gaya dan interaksinya terhadap gerak benda akan dibahas pada pembahasan tentang Hukum Newton tentang gerak. Newton merupakan ilmuwan Inggris yang mendalami Dinamika, yaitu cabang fisika yang mempelajari tentang gerak. Newton mengemukakan tiga hukum tentang gerak :
Hukum I Newton
Benda memiliki kecenderungan untuk tetap mempertahankan keadaan diam atau geraknya, yang disebut inersia atau kelembaman benda. Secara umum, Newton merumuskan sifat inersia benda ke dalam rumusan Hukum I Newton yang menyatakan bahwa benda yang mengalami resultan gaya bernilai nol akan tetap diam atau bergerak lurus beraturan.
Hukum II Newton
Percepatan gerak sebuah benda berbanding lurus dengan gaya yang diberikan, namun berbanding terbalik dengan massanya atau 
. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum II Newton.
. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum II Newton.
Di dalam kehidupan sehari-hari kita sering menemui fakta bahwa pada saat memindahkan balok akan lebih cepat jika gaya yang diberikan lebih besar. Hal ini dikarenakan gaya berbanding lurus dengan percepatan. Jadi, dengan gaya yang besar maka akan didapatkan percepatan yang lebih besar juga.
Hukum Newton III
Hukum III Newton menyebutkan bahwa ketika benda pertama mengerjakan gaya ke benda kedua, maka benda kedua tersebut akan memberikan gaya yang sama besar ke benda pertama namun berlawanan arah atau gaya aksi dan reaksi bekerja pada dua benda yang berbeda.
Misalnya pada peristiwa orang berenang. Gaya aksi dari tangan ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan, sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun tangannya mengayuh ke belakang. Karena massa air jauh
lebih besar daripada massa orang, maka percepatan yang dialami orang akan jauh lebih besar daripada percepatan yang dialami air. Hal ini mengakibatkan orang tersebut akan melaju ke depan.
Gerak burung terbang dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum III Newton. Burung mengepakkan sayap ke belakang untuk memberikan gaya aksi ke udara. Udara yang massanya jauh lebih besar daripada burung, memberi gaya reaksi yang nilainya sama besar dengan gaya aksi namun berlawanan arah, sehingga mengakibatkan burung dapat melaju kencang ke depan.
Misalnya pada peristiwa orang berenang. Gaya aksi dari tangan ke air mengakibatkan gaya reaksi dari air ke tangan dengan besar gaya yang sama namun arah gaya berlawanan, sehingga orang tersebut akan terdorong ke depan meskipun tangannya mengayuh ke belakang. Karena massa air jauh
lebih besar daripada massa orang, maka percepatan yang dialami orang akan jauh lebih besar daripada percepatan yang dialami air. Hal ini mengakibatkan orang tersebut akan melaju ke depan.
Gerak burung terbang dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum III Newton. Burung mengepakkan sayap ke belakang untuk memberikan gaya aksi ke udara. Udara yang massanya jauh lebih besar daripada burung, memberi gaya reaksi yang nilainya sama besar dengan gaya aksi namun berlawanan arah, sehingga mengakibatkan burung dapat melaju kencang ke depan.
| No. | Peristiwa | Hukum Newton | Alasan | ||
|---|---|---|---|---|---|
| I | II | III | |||
| 1. | Dua ekor kijang yang saling beradu kekuatan terpental akibat saling mendorong satu sama lain. | - | - | √ | Karena kijang 1 memberi gaya aksi & kijang satunya memberi reaksi |
| 2. | Dua ekor badak jantan yang bermassa sama melakukan adu kekuatan untuk memperebutkan daerah kekuasaan. Keduanya saling mendorong dengan gaya yang sama, sehingga tidak ada satupun badak yang bergeser dari posisinya. | √ | - | - | Badak satu memberikan gaya kepada badak yang satunya. tapi karena massanya sama, tidak ada satupun badak yang bergeser posisi karena perbedaan gaya sama dengan nol. |
| 3. | Seekor anak badak bermain-main dengan induknya. Anak badak tersebut terpental ke belakang karena mencoba mendorong induknya dengan kuat. | - | - | √ | Karena anak badak memberi gaya aksi kepada induknya |
| 4. | Seekor banteng jantan mendorong anak kijang dengan kekuatan penuh hingga terpental jauh. | - | √ | - | Gaya aksi banteng lebih besar dibanding reaksi yang diberikan kijang, maka kijang terpental jauh. |
| 5. | Seekor elang terbang bebas di udara dengan cara mengepakkan sayapnya ke bawah. Kecepatan udara yang lebih cepat di bagian atas sayap mengakibatkan elang tersebut terangkat ke atas. | - | - | √ | Percepatan yang ditimbulkan oleh gaya yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan besar gayanya dan berbanding terbalik dengan massa benda |
| 6. | Seekor gajah betina mendorong anaknya ke sungai untuk minum. Gajah betina tersebut mendorong anaknya dengan hati-hati karena massa tubuhnya yang jauh lebih besar daripada massa tubuh anaknya. | - | √ | - | Dengan gaya tertentu dapat menggerakan anaknya dengan percepatan tertentu |
| 7. | Seekor ikan berenang di dalam air dengan cara menggerakkan siripnya ke belakang. | - | - | √ | Sirip ikan memberi gaya ke belakang sehingga ikan bergerak ke depan |
| 8. | Seekor jerapah jantan memiliki kepala yang besar untuk menyerang jerapah jantan lainnya saat dewasa. | - | √ | - | Semakin besar massa maka gaya yang diberikan semakin besar pula. |
| 9. | Seekor kuda berlari dengan kecepatan konstan sambil membawa sebuah paket di punggungnya. Secara tiba-tiba kuda tersebut berhenti sehingga paket terlempar ke depan. | - | √ | - | Karena paket tersebut ingin mempertahankan keadaanya |
| 10. | Seorang joki kuda mengikuti kompetisi final berkuda. Pada menit terakhir kuda yang ditungganginya berhenti secara tiba-tiba, sehingga joki tersebut terpental ke depan. | √ | - | - | Ketika benda diam maka akan terus diam, jika benda bergerak maka akan bergerak dengan kecepatan sama |
