Kerangka acuan: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Frame_of_referenceFrame of reference.png|thumbjmpl|Dua buah kerangka acuan.]]

'''Kerangka acuan''' adalah suatu [[Perspektif (visual)|perspektif]] dari mana suatu [[sistem]] diamati. Dalam bidang [[fisika]], suatu kerangka acuan memberikan suatu pusat [[Sistem koordinat|koordinat]] relatif terhadap seorang pengamat yang dapat mengukur gerakan dan posisi semua titik yang terdapat dalam [[sistem]], termasuk orientasi obyekobjek di dalamnya.

== Jenis kerangka acuan ==

Terdapat dua jenis kerangka acuan, yaitu: [[kerangka acuan inersia]] dan [[kerangka acuan non-inersia]]. Jenis yang pertama adalah jenis kerangka acuan yang telah diisyaratkan oleh [[prinsip relativitas]] Newtonian .<ref>{{id}} Miftachul Hadi, ''[http://www.fisikanet.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1112320091&12 A Brief of Classical Mechanics]'', Artikel-artikel populer. LIPI, 12 Juli 2005.</ref>.

Beberapa cara untuk mendeskripsikan secara singkat suatu kerangka acuan inersial. Suatu kerangka acuan inersial adalah suatu kerangka acuan yang ;<ref>{{en}} [http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/inertialFrame.html Inertial Frame of Reference] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070501085300/http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/inertialFrame.html |date=2007-05-01 }}</ref>;

* dimanadi mana hukum inersia berlaku.

* dimanadi mana hukum gerak Newton berlaku.

* dimanadi mana tidak terdapat gaya-gaya fiktif.

Suatu kerangka acuan non-inersia, sebagai contoh mobil yang bergerak melingkar, atau komidi putar yang sedang berputar, berakselerasi atau/dan/atau berputar. Hukum pertama Newton tidak berlaku dalam kerangka acuan non-inersialinersia, yang terlihat dengan adanya percepatan pada obyekobjek tanpa adanya gaya yang menyebabkannya dalam kerangka acuan tersebut. Kecepatan konstan saja tidak cukup untuk membuat suatu kerangka acuan menjadi kerangka acuan inersia, ia juga harus bergerak dalam garis lurus. Gerak berputar atau melengkung akan menyebabkan kerangka acuan tidak lagi menjadi inersia dikarenakan munculnya [[gaya sentripetal|percepatan sentripetal]].

Beberapa cara singkat untuk mendeskripsikan kerangka acuan non-inersia, yaitu, suatu kerangka acuan non-inersia adalah suatu kerangka acuan yang; <ref>{{en}} [http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/nonInertialFrame.html Non-inertial Frame of Reference]</ref>:

* dimanadi mana hukum inersia tidak lagi berlaku.

* dimanadi mana muncul gaya-gaya fiktif agar hukum gerak Newton tetap berlaku.

Secara umum apabila suatu kerangka acuan inersia telah dipilih, maka diharapkan bahwa pengamatan yang dilakukan langsung pada obyekobjek pengamatan itu atau hanya dari kerangka acuan relatif yang dipilih akan memberikan hasil pengamatan yang sama. Jika tidak, berarti ada yang salah dalam proses pemilihan kerangka atau dikatakan bahwa kerangka acuan tidak inersial.

Sebagai ilustrasi di bawah ini diambil kasus sebuah benda dijatuhkan tanpa kecepatan awal ([[gerak jatuh bebas]]) dari atas sebuah gedung .<ref>{{id}} Sparisoma Viridi, ''[http://www.lulu.com/content/395232 Kumpulan Materi Kuliah FI-111 Fisika Dasar I]'', Lulu, 2002.</ref>. Dimisalkan terdapat kemungkinan tiga pilihan titik (di atas gedung, di tengah dan di bawah) dan dua arah (ke atas dan ke bawah) untuk menentukan kerangka acuan inersial. Di sini diambil kasus khusus, yaitu antara koordinat semesta dan koordinat pengamat tidak saling bergerak satu sama lain (kecepatan konstan = 0).

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di atas <br {{clear=all />}} <math>y_0 = 0\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_a = -h\!</math>

| width="100" | ke atas <br {{clear=all />}} <math>a = -g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di atas <br {{clear=all />}} <math>y_0 = 0\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_0 = h\!</math>

| width="100" | ke bawah <br {{clear=all />}} <math>a = g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di tengah <br {{clear=all />}} <math>y_0 = (h - h_T)\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_a = -h_T \!</math>

| width="100" | ke atas <br {{clear=all />}} <math>a = -g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di tengah <br {{clear=all />}} <math>y_0 = -(h - h_T)\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_a = h_T\!</math>

| width="100" | ke bawah <br {{clear=all />}} <math>a = g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di bawah <br {{clear=all />}} <math>y_0 = h\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_a = 0\!</math>

| width="100" | ke atas <br {{clear=all />}} <math>a = -g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

! Posisi <br {{clear=all/>}} pengamat

! Jarak/waktu <br {{clear=all/>}} tempuh

| width="150" | di bawah <br {{clear=all />}} <math>y_0 = -h\!</math> <br {{clear=all />}} <math>y_a = 0\!</math>

| width="100" | ke bawah <br {{clear=all />}} <math>a = -g\!</math>

| <math>t_a = \sqrt{\frac{2h}{g}}\!</math> <br {{clear=all />}} <math>s_a = h\!</math>

Dalam contoh ini (kasus 1 - 6) telah dibuktikan bahwa nilai <math>t_a\!</math> dan <math>s_a\!</math> bernilai sama, tidak tergantung di mana pengamatan dilakukan dan arah ''y'' mana yang positif. Dan memang seharusnya demikian. Coba bayangkan apabila hukum-hukum yang sama tidak berlaku pada kerangka inersia, bagaimana orang dapat mengamati pergerakan awan, peredaran planet dan sebagainya dari [[bumi]]. Kita harus berada di sana untuk mengamatinya karena hasil yang didapat akan berbeda dengan pengamatan yang dilakukan dari bumi. Untunglah terdapat konsep ini sehingga pengamatan dapat dilakukan di tempat lain dan akan tetap memperoleh hasil yang sama.

[[Berkas:Bus-Inertial.png|300px|rightka]]

Ilustrasi dalam contoh ini adalah seorang pengamat <math>P_1\!</math> sedang berada di atas sebuah bus <math>B\!</math> yang [[Gerak lurus#Gerak lurus beraturan|bergerak lurus beraturan]] (<math>v = tetap\!</math>) terhadap pengamat lain <math>P_2\!</math> yang diam di suatu tempat. Sebuah obyekobjek <math>O\!</math> di-[[gerak jatuh bebas|jatuhbebas]]-kan di atas bisbus. Kedua pengamat harus mengukur jarak tempuh dan waktu tempuh yang sama (dari posisi awal dijatuhkan sampai mencapai atap bisbus) karena kedua pengamat dilihat dari yang lainnya berada pada kerangka acuan inersial.

[[Berkas:Aufzug-untraegel.png|leftkiri|300px]]

Suatu contoh sederhana kerangka acuan non-inersia adalah kerangka acuan yang diletakkan dalam suatu lift dipercepat (baik ke atas maupun ke bawah) .<ref>{{en}} [http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/nonInertialFrame1.html Non-inertial Frame of Reference 1] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20061003062213/http://id.mind.net/%7Ezona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/nonInertialFrame1.html |date=2006-10-03 }}</ref>.

Suatu benda dan pegas diletakkan di dalam lift untuk membuktikan hal tersebut. Pengamat <math>P_1\!</math> adalah pengamat dalam lift yang tidak bergerak terhadap obyekobjek <math>O\!</math> berupa suatu massa dan pegas, sedangkan pengamat <math>P_2\!</math> adalah pengamat yang diam terhadap tanah.

[[Berkas:Circular_motionCircular motion.png|rightka|250px]]

[[Gerak melingkar]] merupakan contoh sederhana lain dari suatu tempat di mana peletakan suatu kerangka acuan padanya akan menyebabkan kerangka acuan menjadi non-inersia ,<ref>{{en}}Cite web [|url=http://id.mind.net/~zona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/nonInertialFrame2.html |title=Non-inertial Frame of Reference 2] |access-date=2006-11-03 |archive-date=2006-10-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20061003062739/http://id.mind.net/%7Ezona/mstm/physics/mechanics/framesOfReference/nonInertialFrame2.html |dead-url=yes }}</ref>, walapun gerak melingkar yang dimaksud memiliki kecepatan putar tetap (gerak melingkar beraturan). Kecepatan putaran tetap adalah kecepatan linier yang diubah selalu arahnya setiap saat (dipercepat) dengan teratur, jadi pada dasarnya adalah suatu gerak berubah beraturan.

Dalam gerak melingkar baik yang vertikal, horisontal maupun di antaranya, terdapat perbedaan pengamatan antara pengamat yang diam di atas tanah <math>P_2\!</math> dengan pengamat yang bergerak bersama obyekobjek <math>O\!</math> yang diamati <math>P_1\!</math>, Pengamat <math>P_2\!</math> dengan jelas melihat adanya gaya tarik menuju pusat yang selalu merubahmengubah arah gerak obyekobjek sehingga bergerak melingkar (tanpa adanya gaya ini obyekobjek akan terlempar keluar, hukum inersia Newton), akan tetapi <math>P_1\!</math> tidak menyadari hal ini. <math>P_1\!</math> tidak mengerti mengapa ia tidak jatuh (meluncur) padahal ia membuat sudut <math>A\!</math> dengan arah vertikal. Dalam kasus ini timbul [[gaya fiktif]] yang seakan-akan menahan pengamat <math>P_1\!</math> sehingga tidak jatuh.

== Catatan kakiReferensi ==

{{FeaturedAuthority articlecontrol}}