Memahami Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Dengan Contoh Soal Dan Pembahasannya

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah salah satu konsep fundamental dalam fisika yang menggambarkan gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan percepatan konstan. Memahami GLBB sangat penting karena banyak fenomena di sekitar kita yang melibatkan gerak ini, mulai dari mobil yang mempercepat hingga benda yang jatuh bebas.

Artikel ini akan membahas secara mendalam mengenai GLBB, mulai dari konsep dasar, rumus-rumus yang relevan, hingga contoh soal yang bervariasi dengan pembahasan mendetail. Tujuan utama dari artikel ini adalah untuk membantu Anda memahami dan menguasai konsep GLBB dengan lebih baik melalui latihan soal yang terstruktur dan penjelasan yang mudah dipahami.

Konsep Dasar GLBB

GLBB adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan percepatan (perubahan kecepatan per satuan waktu) yang konstan. Ini berarti kecepatan benda berubah secara teratur seiring berjalannya waktu. Beberapa poin penting mengenai GLBB:

• Lintasan Lurus: Benda bergerak pada garis lurus, tidak berbelok atau melengkung.
• Percepatan Konstan: Percepatan benda tidak berubah seiring waktu. Ini berarti perubahan kecepatan setiap detiknya selalu sama.
• Kecepatan Berubah: Kecepatan benda berubah secara teratur, bisa bertambah (dipercepat) atau berkurang (diperlambat).

Rumus-Rumus GLBB

Terdapat beberapa rumus penting yang digunakan untuk menyelesaikan masalah GLBB. Rumus-rumus ini menghubungkan variabel-variabel seperti kecepatan awal (v₀), kecepatan akhir (vt), percepatan (a), waktu (t), dan jarak (s).

1. Kecepatan Akhir (vt):

   vt = v₀ + at

   Rumus ini digunakan untuk mencari kecepatan akhir suatu benda setelah bergerak selama waktu ‘t’ dengan percepatan ‘a’, dimulai dengan kecepatan awal ‘v₀’.

   Also Read: Memahami Kendali Mutu Dengan Contoh Soal X Bar: Panduan Lengkap

2. Jarak (s):

   s = v₀t + ½at²

   Rumus ini digunakan untuk mencari jarak yang ditempuh oleh benda setelah bergerak selama waktu ‘t’ dengan percepatan ‘a’, dimulai dengan kecepatan awal ‘v₀’.

   Also Read: Memahami Energi Kinetik: Contoh Soal Dan Pembahasan Fisika Kelas 10

3. Hubungan Kecepatan dan Jarak (Tanpa Waktu):

   vt² = v₀² + 2as

   Rumus ini digunakan untuk mencari hubungan antara kecepatan akhir, kecepatan awal, percepatan, dan jarak, tanpa melibatkan waktu.

   Also Read: Membongkar Misteri Soal Psikotes Gambar Kotak: Panduan Lengkap Dengan Contoh Dan Strategi Menaklukkan

Contoh Soal dan Pembahasan GLBB

Berikut adalah beberapa contoh soal GLBB dengan tingkat kesulitan yang berbeda-beda, beserta pembahasan mendetailnya:

Soal 1 (Dasar):

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. Kemudian, mobil tersebut dipercepat dengan percepatan 2 m/s² selama 5 detik. Tentukan:

a. Kecepatan akhir mobil setelah 5 detik.

b. Jarak yang ditempuh mobil selama 5 detik.

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 10 m/s
• a = 2 m/s²
• t = 5 s

a. Kecepatan Akhir (vt):

Menggunakan rumus vt = v₀ + at

vt = 10 m/s + (2 m/s²)(5 s)

vt = 10 m/s + 10 m/s

vt = 20 m/s

Jadi, kecepatan akhir mobil setelah 5 detik adalah 20 m/s.

b. Jarak (s):

Menggunakan rumus s = v₀t + ½at²

s = (10 m/s)(5 s) + ½(2 m/s²)(5 s)²

s = 50 m + ½(2 m/s²)(25 s²)

s = 50 m + 25 m

s = 75 m

Jadi, jarak yang ditempuh mobil selama 5 detik adalah 75 m.

Soal 2 (Sedang):

Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s. Jika percepatan gravitasi adalah 9.8 m/s², tentukan:

a. Waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi.

b. Ketinggian maksimum yang dicapai bola.

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 15 m/s
• a = -9.8 m/s² (percepatan gravitasi berlawanan arah dengan kecepatan awal)
• vt = 0 m/s (kecepatan di titik tertinggi adalah 0)

a. Waktu untuk Mencapai Titik Tertinggi (t):

Menggunakan rumus vt = v₀ + at

0 m/s = 15 m/s + (-9.8 m/s²)t

-15 m/s = -9.8 m/s² t

t = (-15 m/s) / (-9.8 m/s²)

t ≈ 1.53 s

Jadi, waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi adalah sekitar 1.53 detik.

b. Ketinggian Maksimum (s):

Menggunakan rumus vt² = v₀² + 2as

(0 m/s)² = (15 m/s)² + 2(-9.8 m/s²)s

0 = 225 m²/s² - 19.6 m/s² s

19.6 m/s² s = 225 m²/s²

s = (225 m²/s²) / (19.6 m/s²)

s ≈ 11.48 m

Jadi, ketinggian maksimum yang dicapai bola adalah sekitar 11.48 meter.

Soal 3 (Lanjutan):

Dua buah mobil, A dan B, bergerak saling mendekati pada lintasan lurus. Mobil A bergerak dengan kecepatan konstan 20 m/s. Mobil B bergerak dari keadaan diam dengan percepatan 3 m/s². Jarak awal antara kedua mobil adalah 300 meter. Tentukan:

a. Waktu yang dibutuhkan kedua mobil untuk bertemu.

b. Jarak yang ditempuh oleh masing-masing mobil saat bertemu.

Pembahasan:

Misalkan kedua mobil bertemu setelah waktu ‘t’.

• Mobil A (GLB):

  • vA = 20 m/s
  • sA = vA * t = 20t

• Mobil B (GLBB):

  • v₀B = 0 m/s
  • aB = 3 m/s²
  • sB = v₀B * t + ½ aB t² = ½ (3 m/s²) t² = 1.5t²

Karena kedua mobil bergerak saling mendekati dan bertemu, maka:

sA + sB = 300 meter

20t + 1.5t² = 300

1. 5t² + 20t – 300 = 0

Untuk menyelesaikan persamaan kuadrat ini, kita dapat menggunakan rumus ABC:

t = (-b ± √(b² – 4ac)) / 2a

Dimana a = 1.5, b = 20, dan c = -300

t = (-20 ± √(20² – 4 1.5 -300)) / (2 * 1.5)

t = (-20 ± √(400 + 1800)) / 3

t = (-20 ± √2200) / 3

t = (-20 ± 46.9) / 3

Kita memiliki dua solusi untuk t:

• t₁ = (-20 + 46.9) / 3 ≈ 8.97 s
• t₂ = (-20 – 46.9) / 3 ≈ -22.3 s

Karena waktu tidak bisa negatif, maka kita ambil solusi positif:

a. Waktu yang dibutuhkan kedua mobil untuk bertemu adalah sekitar 8.97 detik.

b. Jarak yang ditempuh oleh masing-masing mobil saat bertemu:

*   sA = 20 m/s * 8.97 s ≈ 179.4 meter
*   sB = 1.5 m/s² * (8.97 s)² ≈ 120.6 meter

Jadi, mobil A menempuh jarak sekitar 179.4 meter dan mobil B menempuh jarak sekitar 120.6 meter saat bertemu.

Soal 4 (Aplikasi):

Sebuah pesawat terbang mendarat dengan kecepatan 80 m/s. Setelah menyentuh landasan, pesawat mengerem dengan perlambatan konstan 4 m/s². Tentukan:

a. Waktu yang dibutuhkan pesawat untuk berhenti.

b. Panjang minimum landasan yang dibutuhkan agar pesawat dapat berhenti dengan aman.

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 80 m/s
• vt = 0 m/s (pesawat berhenti)
• a = -4 m/s² (perlambatan, sehingga nilai percepatan negatif)

a. Waktu untuk Berhenti (t):

Menggunakan rumus vt = v₀ + at

0 m/s = 80 m/s + (-4 m/s²)t

-80 m/s = -4 m/s² t

t = (-80 m/s) / (-4 m/s²)

t = 20 s

Jadi, waktu yang dibutuhkan pesawat untuk berhenti adalah 20 detik.

b. Panjang Minimum Landasan (s):

Menggunakan rumus vt² = v₀² + 2as

(0 m/s)² = (80 m/s)² + 2(-4 m/s²)s

0 = 6400 m²/s² - 8 m/s² s

8 m/s² s = 6400 m²/s²

s = (6400 m²/s²) / (8 m/s²)

s = 800 m

Jadi, panjang minimum landasan yang dibutuhkan agar pesawat dapat berhenti dengan aman adalah 800 meter.

Tips dalam Menyelesaikan Soal GLBB:

1. Baca Soal dengan Cermat: Pahami apa yang diketahui dan apa yang ditanyakan.
2. Tuliskan Diketahui dan Ditanya: Ini membantu Anda mengorganisasikan informasi dan memilih rumus yang tepat.
3. Pilih Rumus yang Tepat: Pertimbangkan variabel yang diketahui dan ditanyakan untuk memilih rumus GLBB yang paling sesuai.
4. Perhatikan Satuan: Pastikan semua variabel memiliki satuan yang konsisten (misalnya, meter untuk jarak, detik untuk waktu, dan meter/detik² untuk percepatan).
5. Perhatikan Arah: Jika gerak melibatkan arah (misalnya, vertikal ke atas atau ke bawah), perhatikan tanda positif dan negatif untuk kecepatan dan percepatan.
6. Kerjakan dengan Teliti: Hitung dengan hati-hati dan periksa kembali jawaban Anda.
7. Latihan Soal: Semakin banyak Anda berlatih soal, semakin baik pemahaman Anda tentang GLBB.

Kesimpulan

Memahami GLBB adalah kunci untuk memahami banyak fenomena fisika di sekitar kita. Dengan memahami konsep dasar, rumus-rumus yang relevan, dan berlatih soal-soal yang bervariasi, Anda dapat menguasai konsep ini dengan lebih baik. Artikel ini telah memberikan contoh soal dengan pembahasan mendetail, serta tips untuk menyelesaikan soal GLBB. Teruslah berlatih dan jangan ragu untuk mencari sumber belajar tambahan jika Anda mengalami kesulitan. Semoga artikel ini bermanfaat dan membantu Anda dalam memahami GLBB!