006: Eksperimen Milenial – Gerak Lurus (Eksperimen Tidak Harus di Laboratorium)
Gambar 006.1 adalah ilustrasi untuk menjelaskan regak lurus beraturan dari benda. Titik-titik pada pita dibuat pada selang waktu yang sama. Dengan demikian, jika jarak antar titik terdekat besar maka laju benda besar, dan sebaliknya. Dari jarak antar titik kita juga dapat menghitung laju benda.
Saya kira, representasi seperti ini sudah usang. Malah kita sulit membuatnya alat yang dapat menghasilkan titik-titik pada pita tersebut. Pertama pitanya sendiri sulit didapat. Kedua, alat bergetar yang memberi tanda pada pita juga sulit dubuat. Cara semacam ini cocok saat teknologi belum canggih. Untuk kondisi saat ini di mana teknologi sudah sangat canggih, maka cara seperti ini sudah sangat merepotkan.
Tidak perlu lagi ditunjukkan dengan pita yang mengandung titik-titik untuk memperlihatkan benda bergerak cepat atau lambat. Tidak perlu lagi menggunakan titik-titik pada pita untuk menghitung kecepatan benda. Saat ini, benda yang bergerak dengan kecepatan tinggi pun dapat kita ukur dengan mudah. Oleh karena itu, di jaman milenial sekarang, format eksperimen fisika harus berubah.
Pada bagian ini saya jelaskan eksperimen gerak lurus melalui pengukuran gerak benda hasil rekaman video. Jutaan video gerak benda yang ada di Youtube dapat digunakan sebagai model eksperimen. Kita bisa juga rekam sendiri gerak kendaraan, gerak benda yang terbang, atau gerak lainnya. Hasil rekaman kita putar ulang di komputer untuk menentukan posisi maupun kecepatannya.
Salah satu objek yang akan kita bahas di sini adalah gerak kereta api. Kita akan melakukan pengukuran posisi dan kecepatan kereta api dari video yang ada di youtube. Pada video tersebut terdapat waktu. Kita asumsikan bahwa video yang diupload tidak diubah kecepatannya sehingga waktu yang ditunjukkan video adalah waktu yang sebenarnya. Berdasarkan waktu yang ditampilkan dan posisi kereta maka kita dapat menentukan posisi dan kecepatan kereta tiap saat.
Langkah 1
Langkah pertama adalah memilih video yang menampilkan kereta dari arah samping sehingga gerbong utuh kelihatan penuh. Mengapa demikian? Karena kita ingin mendapatkan informasi panjang. Khusus untuk kerepa api di Indonesia produksi PT INKA, panjang satu gerbong adalah 12,495 m. Jika memperhitungkan celah antar gerbong maka jarak ujung belakang satu gerbong dengan ujung belakang gerbong berikutnya adalah 14 meter (https://www.inka.co.id/product/view/15). Kita akan gunakan jarak antar ujung belakang gerbong berurutan sebagai referensi dalam pengukuran panjang (Gambar 006.2)
Langkah 2
Langkah kedua adalah kita tentukan satu titik referensi pada video. Yang akan kita lakukan adalah menentukan waktu bagi ujung gerbong melewati titik referensi tersebut ketika video dijalankan.
Kita tekan bergantian tombol Play dan Pause pada video secara bergantian sehingga ujung gerbong tepat berada di titik referensi. Kalau tepat sekali sudah, usahakan sedekat mungkin. Pada Gambar 006.3 saya gunakan satu tiang pada perlintasan kereta sebagai posisi referensi.
Langkah 3
Kita lakukan pengamatan posisi ujung gerbong terhadap posisi referensi yang dipilih. Seperti disebutkan sebelumnya, kita tekan tompol Play dan Pause secara bergantian sehingga ujung gerbong sedekat mungkin berada di posisi referensi. Catat waktu.
Kemudian catat waktu ujung gerbong lain saat meleawi titik referensi.
Berdasarkan jumlah gerbong yang melewati posisi referensi maka kita dapat menentukan perpindahan kereta.
Berdaarkan lama waktu maka kita dapat menghitung lajku kereta.
Contoh Pengamatan 1
Gambar 006.3 adalah kondisi saat ujung depan gerbong pertama kereta melewati posisi referensi. Waktu yang trcatar pada video adalah \( t_1 = 29\) detik.
Gambar 006.4 adalah kereta yang sama saat ujung belakang gerbong ke-10 melewati titik referensi. Waktu yang ditunjukkan video adalah \( t_2 = 1 \) menit = \( 60 \) detik.
Dengan demikian, perpindahan kereta adalah \( \Delta x = 10 \times 14 = 140 \) meter.
Lama waktu perpindahan adalah \( \Delta t = t_2 – t_1 = 60 – 29 = 31 \) detik
Laju kereta saat melewati persimpangan tersebut dalah \( v = \Delta x /\Delta t = 140/31 = 4,52 \) m/s = \( 16,26 \) km/jam.
Kalau kita menonton video, memang kerata sangat lambat.
Contoh Pengamatan 2
Gambar 006.5 adalah posisi kereta pada dua waktu yang berbeda. Kereta bergerak cukup cepat. Kita ambil tiang yang ada di dekat rel sebagai referensi. Gambar atas adalah kondisi saat ujung gerbong depan berada pada posisi referensi. Waktu pada video adalah 1 menit 44 detik. Gambar bawah adalah kondidi setelah 8 gerbong melewati posisi referensi. Waktu pada video adalah 1 menit 50 detik.
Dari informasi ini kita dapatkan bahwa perpindahan kereta adalah \( \Delta x = 8 \times 14 = 112 \) meter. Lama waktu perpindahan adalah \( \Delta t = 50 – 44 = 6 \) detik. Dengan demikian, laju kereta adalah \( v = \Delta x / \Delta t = 112 / 6 = 18,7 \) m/s = \( 67,3 \) km/jam
Kalan dapat melakukan perhitungan untuk gerakan lainnya. Kalian dapat menggunakan video youtube atau merekam sendiri gerak kendaraan. Sebagai panjang acuan, kalian pilih salah satu jenis mobil yang lewat. Lalu cari di internet informasi panjang mobil tersebut.
Sumber gambar fitur: youtube.com/watch?v=P33BHRntdZU
