Gerak Relatif

Gerak Bergantung pada Pengamat

Gerak selalu dinyatakan terhadap suatu kerangka acuan. Benda yang bergerak cepat melewati pengamat di pinggir jalan dapat memiliki kecepatan relatif yang lebih kecil, nol, atau berlawanan arah terhadap pengamat lain yang juga bergerak.

Untuk kelajuan kendaraan sehari-hari dengan sumbu sejajar dan tidak berotasi, kita memakai aturan kecepatan Galilei. Jika kedua kecepatan mula-mula diukur terhadap kerangka tanah yang sama, $G$ , kecepatan benda $X$ relatif terhadap pengamat $Y$ adalah:

\vec{v}_{X/Y}=\vec{v}_{X/G}-\vec{v}_{Y/G}

Tanda positif dan negatif menyatakan arah pada sumbu yang dipilih.

Kerangka acuan mengubah nilai kecepatan relatif yang terukur. Peristiwa geraknya tetap sama.

Gerak Relatif Dua Mobil

Pilih arah mobil

B

untuk melihat geraknya menurut pengamat di mobil

A

Mobil $A$: $+10\text{ m/s}$
Mobil $B$: $+24\text{ m/s}$
Kecepatan relatif $B$ terhadap $A$: $v_{B/A}=+14\text{ m/s}$
Menurut pengamat di $A$: $B$ tampak bergerak ke kanan relatif terhadap $A$ .

Kecepatan Pengamat Mengubah Kecepatan Relatif

Kecepatan benda menurut pengamat berubah ketika pengamatnya juga bergerak. Karena itu, perhitungan harus membandingkan gerak benda dan gerak pengamat.

Misalkan arah kanan dipilih sebagai positif. Mobil bergerak $+12 \text{ m/s}$ dan taksi bergerak $+14 \text{ m/s}$ . Menurut penumpang taksi, mobil tampak bergerak ke belakang:

v_{\text{mobil/taksi}}=12-14=-2 \text{ m/s}

Nilai negatif berarti arah geraknya relatif ke kiri.

Jika dua kendaraan bergerak searah, pengamat yang lebih cepat dapat melihat kendaraan lain seolah mundur. Mobil tetap bergerak maju terhadap jalan, tetapi kecepatannya relatif terhadap taksi bernilai negatif.

Pengamat yang Diam

Jika pengamat diam relatif terhadap tanah, kecepatan relatif sama dengan kecepatan benda terhadap tanah.

\begin{aligned} &v_{\text{benda/pengamat}} =v_{\text{benda/tanah}}-0 \\ &=v_{\text{benda/tanah}} \end{aligned}

Karena itu, dalam banyak soal sederhana, kecepatan yang tidak diberi keterangan biasanya dianggap terhadap tanah.

Periksa apakah pengamat ikut bergerak. Jika pengamat diam, tidak ada kecepatan pengamat yang perlu dikurangkan.

Ketika Keduanya Bergerak

Jika dua benda bergerak berlawanan arah, kelajuan relatifnya dapat lebih besar daripada kelajuan masing-masing benda terhadap tanah. Misalnya, mobil bergerak ke kanan dengan kecepatan $+12 \text{ m/s}$ , sedangkan truk bergerak ke kiri dengan kecepatan $-8 \text{ m/s}$ .

Bagi pengemudi truk, kecepatan mobil adalah:

v_{\text{mobil/truk}}=12-(-8)=+20 \text{ m/s}

Nilai $+20 \text{ m/s}$ berarti posisi mobil relatif terhadap truk berubah ke kanan dengan kelajuan relatif $20\text{ m/s}$ . Apakah keduanya saling mendekat atau menjauh juga bergantung pada kendaraan mana yang mula-mula berada di sebelah kiri.

Pengamat yang berbeda mengukur kecepatan relatif yang berbeda untuk peristiwa gerak yang sama.

Kecepatan Relatif adalah Selisih

Situasi	Cara menghitung	Arti gerak relatif
Pengamat diam	$v_Y=0$	$v_{X/Y}=v_X$
Pengamat lebih cepat searah	$12-14=-2 \text{ m/s}$	Benda tampak bergerak ke arah negatif
Pengamat berlawanan arah	$12-(-8)=+20 \text{ m/s}$	Benda tampak bergerak ke arah positif

Jadi, sebelum menyebut suatu benda cepat, lambat, diam, atau bergerak mundur, selalu periksa kerangka acuan yang dipakai.