Membaca & Menggambar Grafik Gerak — Fisika Kelas 11–12

Setelah ini kamu bisa membaca grafik posisi-waktu, kecepatan-waktu, dan percepatan-waktu, serta menerjemahkan kemiringan dan luas di bawah kurva menjadi besaran gerak.

Kalau kamu melihat spidometer mobil, kamu tahu seberapa cepat ia melaju. Tapi bagaimana kalau yang kamu lihat cuma jejak posisinya setiap detik — bisa nggak kamu menebak kecepatannya? Ternyata bisa, dan jawabannya tersembunyi di kemiringan garis grafik. Tiga grafik sederhana — posisi, kecepatan, percepatan terhadap waktu — saling bercerita satu sama lain. Geser penunjuk waktu di bawah, dan dengarkan apa yang mereka katakan.

Geser penunjuk waktu, lalu coba tiap preset gerak. Perhatikan bagaimana satu grafik menjelaskan dua grafik lainnya.

Kemiringan s-t = kecepatan

Grafik posisi terhadap waktu (s-t) menggambar di mana benda berada pada tiap saat. Bentuknya bisa lurus atau melengkung, tapi ada satu hal yang langsung terbaca: kemiringannya. Kalau kemiringannya positif (naik ke kanan), benda bergerak ke arah positif. Kalau datar (kemiringan nol), benda diam. Makin curam kemiringannya, makin cepat benda bergerak.

Kecepatan sesaat adalah kemiringan garis singgung pada grafik posisi-waktu pada suatu saat tertentu. Untuk gerak lurus, kemiringan ini dihitung sebagai perubahan posisi dibagi perubahan waktu: $v = \frac{\Delta s}{\Delta t}$ .

Bandingkan sendiri: geser slider percepatan di bawah, lalu lihat kemiringan garis pada grafik s-t. Saat kecepatan besar, garisnya curam; saat kecepatan nol, garisnya mendatar.

Bayangkan grafik s-t sebagai foto jejak kaki yang kamu tinggalkan tiap detik. Jejak yang makin renggang berarti kamu makin cepat berjalan — itu sama dengan kemiringan yang makin curam. Jejak yang berhenti berarti kemiringan nol.

Kemiringan v-t = percepatan

Hubungan yang sama berlaku satu tingkat lebih bawah. Grafik kecepatan-waktu (v-t) punya kemiringan yang menyatakan percepatan. Kalau kemiringan v-t positif, benda dipercepat; kalau negatif, diperlambat; kalau nol, kecepatan tetap (GLB).

$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$

Arti tiap simbol: $a$ = percepatan, $\Delta v$ = perubahan kecepatan, $\Delta t$ = selang waktu. Kemiringan garis lurus pada v-t selalu sama dengan percepatan rata-rata di selang itu.

Bentuk grafik v-t	Arti percepatan	Gerak
Garis naik ke kanan	$a > 0$ (positif)	Dipercepat
Garis turun ke kanan	$a < 0$ (negatif)	Diperlambat
Garis datar	$a = 0$	GLB (kecepatan tetap)

Geser percepatan di bawah dan tangkap momen garis v-t berubah arah — saat itu percepatan berganti tanda.

Luas di bawah v-t = perubahan posisi

Inilah hubungan paling kuat antar grafik gerak: luas daerah di bawah kurva v-t selama suatu selang waktu sama dengan perubahan posisi di selang itu. Sebab posisi adalah hasil integral kecepatan terhadap waktu, dan secara visual integral itu adalah luas.

Untuk GLB (kurva v-t berupa garis mendatar), luasnya berbentuk persegi panjang: $\Delta s = v \cdot \Delta t$ . Untuk GLBB (kurva v-t berupa garis miring), luasnya berbentuk trapesium.

Pada contoh di atas, luas di bawah garis selama 6 detik = $v \times 6$ . Kalau $v = 4$ m/s, perubahan posisi = $4 \times 6 = 24$ meter. Aturan yang sama berlaku untuk bentuk kurva apa pun — yang penting luasnya dihitung dengan benar.

Gambar sendiri kurva v-t

Sekarang giliranmu menjadi perancang gerak. Di bawah, kamu bisa menggambar kurva v-t sendiri dengan menyeret titik-titik kontrol — lalu grafik s-t dan a-t akan diturunkan otomatis dari gambaranmu, dan mobil di lintasan akan bergerak sesuai kurva yang kamu buat.

Tantangan: cocokkan grafik s-t

Terakhir, uji pemahamanmu. Tentukan bentuk grafik s-t yang dihasilkan oleh tiap gerak, lalu cocokkan dengan preset di bawah. Grafik s-t yang melengkung ke atas berarti kecepatan membesar (dipercepat); garis lurus berarti kecepatan tetap (GLB); garis yang melengkung mendatar berarti mendekati berhenti.

Membaca grafik gerak adalah keterampilan yang diuji langsung di TKA Fisika (elemen kinematika, Peraturan Ka. BSKAP 045/H/AN/2025). Soal sering memberi grafik v-t lalu menanyakan jarak tempuh (cari luasnya) atau percepatan (cari kemiringannya). Jebakan klasik: tertukar antara “kemiringan” dan “luas” — kemiringan untuk turun satu tingkat (s→v→a), luas untuk naik satu tingkat (v→s, a→v).

Coba dulu di kertas, baru buka.

Soal. Grafik kecepatan-waktu sebuah mobil berupa garis lurus dari $(0, 20)$ ke $(5, 0)$ (kecepatan dalam m/s, waktu dalam s). Tentukan percepatan mobil dan jarak yang ditempuh selama 5 detik itu.

Kemiringan garis v-t = percepatan. Hitung: $a = \frac{\Delta v}{\Delta t} = \frac{0 - 20}{5 - 0} = \frac{-20}{5} = -4$ m/s². Tanda negatif berarti mobil diperlambat.

Kurva v-t dari $(0,20)$ ke $(5,0)$ membentuk segitiga siku-siku di atas sumbu-t. Luas segitiga = $\frac{1}{2} \times \text{alas} \times \text{tinggi}$ .

Alas = 5 s, tinggi = 20 m/s. Luas = $\frac{1}{2} \times 5 \times 20 = 50$ . Karena satuan v adalah m/s dan t adalah s, luas ini berunit meter. Jadi jarak tempuh = 50 m.

Mobil mulai dengan kecepatan 20 m/s dan direm dengan perlambatan 4 m/s² sampai berhenti di detik ke-5. Selama pengereman itu, mobil masih menempuh 50 meter — jarak pengereman yang penting untuk dipahami di konteks keselamatan.

Jebakan: tertukar antara “kemiringan” dan “luas” saat membaca grafik. Yang benar: kemiringan untuk turun satu tingkat (s→v, v→a), luas untuk naik satu tingkat (a→v, v→s). Jangan balik.

Jebakan: mengira percepatan negatif selalu berarti benda melambat. Yang benar: percepatan negatif berarti percepatan berlawanan arah dengan arah positif yang dipilih. Benda yang bergerak ke arah negatif lalu dipercepat ke arah negatif juga punya percepatan negatif — tapi malah bertambah cepat (dalam arah negatif).

Tiga grafik gerak saling tertaut: s-t, v-t, a-t.
Kemiringan s-t = kecepatan; kemiringan v-t = percepatan (turun satu tingkat).
Luas di bawah v-t = perubahan posisi; luas di bawah a-t = perubahan kecepatan (naik satu tingkat).
s-t garis lurus = GLB; s-t melengkung = kecepatan berubah.
v-t garis lurus = percepatan tetap; v-t datar = GLB.