Contoh Soal Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah salah satu topik penting dalam fisika yang sering muncul dalam pembelajaran di tingkat sekolah menengah. GLBB merupakan gerak benda dalam satu garis lurus dengan percepatan tetap. Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian, rumus dasar, serta beberapa contoh soal GLBB beserta penyelesaiannya.
Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan percepatan konstan. Percepatan konstan berarti bahwa laju perubahan kecepatan benda tetap dari waktu ke waktu. GLBB dapat dibagi menjadi dua jenis:
1. GLBB Dipercepat: Benda mengalami percepatan positif (kecepatan bertambah).
2. GLBB Diperlambat: Benda mengalami percepatan negatif (kecepatan berkurang).
Rumus Dasar GLBB
Beberapa rumus dasar dalam GLBB yang sering digunakan adalah:
1. Rumus kecepatan akhir (v):
\[ v = v_0 + a t \]
Di mana:
– \( v \) = kecepatan akhir (m/s)
– \( v_0 \) = kecepatan awal (m/s)
– \( a \) = percepatan (m/s²)
– \( t \) = waktu (s)
2. Rumus jarak tempuh (s):
\[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \]
Di mana:
– \( s \) = jarak tempuh (m)
– \( v_0 \) = kecepatan awal (m/s)
– \( a \) = percepatan (m/s²)
– \( t \) = waktu (s)
3. Rumus kecepatan dan jarak tempuh:
\[ v^2 = v_0^2 + 2 a s \]
Di mana:
– \( v \) = kecepatan akhir (m/s)
– \( v_0 \) = kecepatan awal (m/s)
– \( a \) = percepatan (m/s²)
– \( s \) = jarak tempuh (m)
Contoh Soal GLBB dan Penyelesaiannya
Berikut adalah beberapa contoh soal GLBB beserta langkah-langkah penyelesaiannya.
Contoh Soal 1
Soal:
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s dan mengalami percepatan 2 m/s². Hitung kecepatan mobil setelah 5 detik!
Penyelesaian:
Diketahui:
– Kecepatan awal (\( v_0 \)) = 20 m/s
– Percepatan (\( a \)) = 2 m/s²
– Waktu (\( t \)) = 5 detik
Menggunakan rumus kecepatan akhir:
\[ v = v_0 + a t \]
\[ v = 20 + (2 \times 5) \]
\[ v = 20 + 10 \]
\[ v = 30 \, \text{m/s} \]
Jadi, kecepatan mobil setelah 5 detik adalah 30 m/s.
Contoh Soal 2
Soal:
Sebuah benda yang bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s mengalami percepatan -3 m/s². Tentukan jarak yang ditempuh benda dalam waktu 4 detik.
Penyelesaian:
Diketahui:
– Kecepatan awal (\( v_0 \)) = 10 m/s
– Percepatan (\( a \)) = -3 m/s²
– Waktu (\( t \)) = 4 detik
Menggunakan rumus jarak tempuh:
\[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \]
\[ s = (10 \times 4) + \frac{1}{2} (-3) (4)^2 \]
\[ s = 40 + \frac{1}{2} (-3) \times 16 \]
\[ s = 40 – 24 \]
\[ s = 16 \, \text{m} \]
Jadi, jarak yang ditempuh benda dalam waktu 4 detik adalah 16 meter.
Contoh Soal 3
Soal:
Sebuah motor yang awalnya diam (kecepatan awal 0 m/s) dipercepat dengan percepatan 5 m/s². Tentukan kecepatan motor setelah menempuh jarak 50 meter.
Penyelesaian:
Diketahui:
– Kecepatan awal (\( v_0 \)) = 0 m/s
– Percepatan (\( a \)) = 5 m/s²
– Jarak tempuh (\( s \)) = 50 meter
Menggunakan rumus kecepatan dan jarak tempuh:
\[ v^2 = v_0^2 + 2 a s \]
\[ v^2 = 0 + 2 \times 5 \times 50 \]
\[ v^2 = 500 \]
\[ v = \sqrt{500} \]
\[ v = 22,36 \, \text{m/s} \]
Jadi, kecepatan motor setelah menempuh jarak 50 meter adalah 22,36 m/s.
Contoh Soal 4
Soal:
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 15 m/s dan mengalami perlambatan 4 m/s² hingga berhenti. Berapa waktu yang dibutuhkan benda untuk berhenti?
Penyelesaian:
Diketahui:
– Kecepatan awal (\( v_0 \)) = 15 m/s
– Kecepatan akhir (\( v \)) = 0 m/s
– Percepatan (\( a \)) = -4 m/s²
Menggunakan rumus kecepatan akhir:
\[ v = v_0 + a t \]
\[ 0 = 15 + (-4) t \]
\[ -15 = -4 t \]
\[ t = \frac{15}{4} \]
\[ t = 3,75 \, \text{detik} \]
Jadi, waktu yang dibutuhkan benda untuk berhenti adalah 3,75 detik.
Contoh Soal 5
Soal:
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 25 m/s dan mengalami percepatan 3 m/s² selama 6 detik. Tentukan jarak yang ditempuh mobil selama waktu tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
– Kecepatan awal (\( v_0 \)) = 25 m/s
– Percepatan (\( a \)) = 3 m/s²
– Waktu (\( t \)) = 6 detik
Menggunakan rumus jarak tempuh:
\[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \]
\[ s = (25 \times 6) + \frac{1}{2} (3) (6)^2 \]
\[ s = 150 + \frac{1}{2} (3) \times 36 \]
\[ s = 150 + 54 \]
\[ s = 204 \, \text{m} \]
Jadi, jarak yang ditempuh mobil selama 6 detik adalah 204 meter.
Kesimpulan
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah konsep penting dalam fisika yang menggambarkan gerak benda dengan percepatan konstan. Memahami rumus dasar GLBB dan dapat menerapkannya dalam berbagai situasi adalah keterampilan penting dalam fisika. Melalui contoh-contoh soal di atas, kita dapat melihat bagaimana rumus-rumus ini digunakan untuk menghitung kecepatan, jarak, dan waktu dalam berbagai kondisi gerak. Dengan latihan yang cukup, pemahaman tentang GLBB dapat diperkuat dan diaplikasikan dalam masalah-masalah fisika yang lebih kompleks.
