Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak pada lintasan lurus yang memiliki percepatan konstan sehingga kecepatan benda berubah secara teratur. Perubahan kecepatan benda dapat terjadi karena percepatan atau perlambatan. Jika benda mengalami percepatan positif, maka benda akan dipercepat sehingga kecepatannya semakin besar. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan negatif atau perlambatan, maka benda akan diperlambat sehingga kecepatannya semakin kecil. Besar kecepatan benda setelah t detik pada GLBB sangat bergantung pada besar kecepatan awal benda dan besar percepatan yang dialaminya. Jika benda mengalami percepatan, maka kecepatan benda setelah t detik lebih besar dari kecepatan awalnya. Sebaliknya, jika benda mengalami perlambatan, maka kecepatan benda setelah t detik lebih kecil dari kecepatan awalnya. Pada kesempatan ini, Bahan belajar sekolah akan membahas rumus menentukan kecepatan benda setelah t detik pada gerak lurus berubah beraturan.
Secara garis besar, dalam gerak lurus berubah beraturan dikenal beberapa besaran, yaitu:
1. Kecepatan awal : kecepatan mula-mula benda
2. Kecepatan setelah t detik : kecepatan setelah mencapai jarak tertentu
3. Percepatan : mempercepat atau memperlambat gerak benda
4. Perpindahan : selisih antara posisi akhir dengan posisi awal benda
5. Waktu : lama waktu yang dibutuhkan benda selama bergerak.
Itulah lima besaran fisika yang terkait dengan gerak lurus berubah beraturan. Kelima besaran tersebut harus kita pahami agar dapat menganalisis dan menyelesaikan soal yang berhubungan dengan gerak lurus berubah beraturan.
Salah satu kendala dalam menyelesaikan soal-soal fisika khususnya GLBB adalah kesulitan atau kekeliruan dalam mengidentifikasi besaran yang ditanya. Seringkali, murid mengalami kesulitan untuk menentukan penyelesaian karena mereka tidak tahu apa yang ditanya dalam soal.
Kesulitan tersebut bisa timbul karena murid tidak benar-benar memahami apa definisi dari kelima besaran tersebut. Maka tidak heran jika banyak murid yang tidak bisa menyelesaikan suatu soal sederhana meskipun rumusnya sudah ada di depan mata.
Hubungan antara kelima besaran tersebut telah ditemukan dan disusun sebagai rumus dasar atau rumus umum yang berlaku untuk gerak lurus berubah beraturan. Berikut rumus GLBB tersebut:
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = lama waktu benda bergerak (s).
Poin penting yang perlu diperhatikan pada rumus di atas adalah mengenai tanda percepatan. Jika benda mengalami percepatan positif, maka gunakan tanda tambah. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan negatif (perlambatan), maka gunakan tanda kurang.
Baca juga : Perpaduan Antara GLB dengan Gerak Vertikal ke Atas.
#1 Kecepatan Awal, Waktu, dan Percepatan Diketahui
Jika kecepatan awal benda, percepatan, dan waktu benda bergerak diketahui dalam soal, maka kecepatan benda setelah t detik dapat dihitung dengan mudah yaitu dengan menggunakan rumus pertama dalam GLBB, yaitu sebagai berikut:
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
t = lama benda bergerak (s).
Contoh Soal :
Deni mengendarai sepeda motornya dengan kecepatan awal 30 m/s dan percepatan konstan sebesar 2 m/s2. Tentukan kecepatan sepeda motor Deni pada detik ke-5.
Pembahasan :
Dik : Vo = 30 m/s, a = 2 m/s2, t = 5 s
Dit : Vt = ... ?
Kecepatan pada detik ke-5 :
⇒ Vt = Vo + at
⇒ Vt = 30 + 2(5)
⇒ Vt = 30 + 10
⇒ Vt = 40 m/s
Jadi, kecepatan sepeda motor Deni pada detik ke-5 adalah 40 m/s. Perhatikan bahwa kecepatan setelah t detik lebih besar dari kecepatan awal karena benda mengalami percepatan.
Baca juga : Perpaduan Antara GLB dengan Gerak Jatuh Bebas.
#2 Kecepatan Awal, Percepatan dan Perpindahan Diketahui
Jika kecepatan awal benda, percepatan, dan perpindahan yang ditempuh benda diketahui dalam soal, maka kecepatan benda setelah t detik dapat kita hitung dengan rumus kedua, yaitu sebagai berikut:
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m).
Contoh Soal :
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika mobil mengalami perlambatan konstan sebesar 10 m/s2, maka tentukan kecepatan mobil setelah mobil menempuh jarak sejauh 15 meter dari posisi awalnya.
Pembahasan :
Dik : Vo = 20 m/s, a = 10 m/s2, s = 15 m
Dit : Vt = .... ?
Kecepatan mobil setelah berpindah sejauh 15 meter:
⇒ Vt2 = Vo2 - 2as
⇒ Vt2 = 202 - 2(10)(15)
⇒ Vt2 = 400 - 300
⇒ Vt2 = 100
⇒ Vt = 10 m/s
Jadi, kecepatan mobil setelah menempuh jarak sejauh 15 meter adalah 10 m/s. Perhatikan rumusnya menggunakan tanda kurang karena benda diperlambat. Perhatikan juga kecepatan mobil jadi lebih kecil dari kecepatan awalnya karena mobil mengalami perlambatan.
#3 Percepatan, Perpindahan, dan Waktu Diketahui
Jika kecepatan awal benda tidak diketahui dalam soal, untuk menentukan kecepatan benda setelah t detik, kita harus menentukan kecepatan awal benda terlebih dahulu. Jika percepatan, perpindahan, dan waktu diketahui, maka kecepatan awal benda dapat dihitung dengan rumus ketiga.
Keterangan :
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).
Dengan menggunakan rumus tersebut, kita tentukan besar kcepatan awal benda. Setelah kecepatan awal benda diketahui, selanjutnya kita tentukan kecepatan setelah t detik dengan menggunakan dua rumus sebelumnya.
Contoh Soal :
Sebuah benda bergerak kecepatan awal Vo dan percepatan konstan sebesar 4 m/s2. Jika dalam waktu 2 detik benda mencapai perpindahan sebesar 16 meter, maka tentukanlah kecepatan benda pada detik ke-4.
Pembahasan :
Dik : a = 4 m/s2, t1 = 2s, s = 16 m, t2 = 4 s.
Dit : Vt = .... ?
Kecepatan awal benda:
⇒ s = Vo.t1 + ½a. t12
⇒ 16 = Vo(2) + ½ (4) (2)2
⇒ 16 = 2Vo + 8
⇒ 16 - 8 = 2Vo
⇒ 2Vo = 8
⇒ Vo = 4 m/s
Kecepatan benda pada detik ke-4 :
⇒ Vt = Vo + at2
⇒ Vt = 4 + 4(4)
⇒ Vt = 4 + 16
⇒ Vt = 20 m/s
Jadi, kecepatan benda tersebut pada detik ke-4 adalah 20 m/s. Perhatikan penggunaan besaran waktu dalam kedua rumus di atas. Rumus pertama menggunakan t1, rumus kedua menggunakan t2.
Baca juga : Pembahasan Soal SBMPTN tentang GLBB.
Rumus Umum GLBB
Sebenarnya, untuk menguasai topik gerak lurus berubah beraturan, salah satu hal penting harus kita pahami adalah besaran-besaran apa saja yang digunakan dalam topik tersebut. Jika kita memahami besaran yang digunakan sekaligus mengetahui satuannya, maka akan sangat mudah mengingat rumusnya.Secara garis besar, dalam gerak lurus berubah beraturan dikenal beberapa besaran, yaitu:
1. Kecepatan awal : kecepatan mula-mula benda
2. Kecepatan setelah t detik : kecepatan setelah mencapai jarak tertentu
3. Percepatan : mempercepat atau memperlambat gerak benda
4. Perpindahan : selisih antara posisi akhir dengan posisi awal benda
5. Waktu : lama waktu yang dibutuhkan benda selama bergerak.
Itulah lima besaran fisika yang terkait dengan gerak lurus berubah beraturan. Kelima besaran tersebut harus kita pahami agar dapat menganalisis dan menyelesaikan soal yang berhubungan dengan gerak lurus berubah beraturan.
Salah satu kendala dalam menyelesaikan soal-soal fisika khususnya GLBB adalah kesulitan atau kekeliruan dalam mengidentifikasi besaran yang ditanya. Seringkali, murid mengalami kesulitan untuk menentukan penyelesaian karena mereka tidak tahu apa yang ditanya dalam soal.
Kesulitan tersebut bisa timbul karena murid tidak benar-benar memahami apa definisi dari kelima besaran tersebut. Maka tidak heran jika banyak murid yang tidak bisa menyelesaikan suatu soal sederhana meskipun rumusnya sudah ada di depan mata.
Hubungan antara kelima besaran tersebut telah ditemukan dan disusun sebagai rumus dasar atau rumus umum yang berlaku untuk gerak lurus berubah beraturan. Berikut rumus GLBB tersebut:
| Vt = Vo ± at Vt2 = Vo2 ± 2as s = Vo.t ± ½a.t2 |
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = lama waktu benda bergerak (s).
Poin penting yang perlu diperhatikan pada rumus di atas adalah mengenai tanda percepatan. Jika benda mengalami percepatan positif, maka gunakan tanda tambah. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan negatif (perlambatan), maka gunakan tanda kurang.
Baca juga : Perpaduan Antara GLB dengan Gerak Vertikal ke Atas.
Menentukan Kecepatan Benda Setelah t Detik
Pada kotak rumus di atas terlihat ada tiga rumus utama yang umum digunakan dalam gerak lurus berubah beraturan. Ketiga rumus tersebut dapat digunakan untuk menentukan kecepatan benda setelah t detik bergantung pada besaran-besaran apa saja yang diketahui dalam soal. Berikut ada beberapa kemungkinan dalam soal.#1 Kecepatan Awal, Waktu, dan Percepatan Diketahui
Jika kecepatan awal benda, percepatan, dan waktu benda bergerak diketahui dalam soal, maka kecepatan benda setelah t detik dapat dihitung dengan mudah yaitu dengan menggunakan rumus pertama dalam GLBB, yaitu sebagai berikut:
| Vt = Vo ± at |
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
t = lama benda bergerak (s).
Contoh Soal :
Deni mengendarai sepeda motornya dengan kecepatan awal 30 m/s dan percepatan konstan sebesar 2 m/s2. Tentukan kecepatan sepeda motor Deni pada detik ke-5.
Pembahasan :
Dik : Vo = 30 m/s, a = 2 m/s2, t = 5 s
Dit : Vt = ... ?
Kecepatan pada detik ke-5 :
⇒ Vt = Vo + at
⇒ Vt = 30 + 2(5)
⇒ Vt = 30 + 10
⇒ Vt = 40 m/s
Jadi, kecepatan sepeda motor Deni pada detik ke-5 adalah 40 m/s. Perhatikan bahwa kecepatan setelah t detik lebih besar dari kecepatan awal karena benda mengalami percepatan.
Baca juga : Perpaduan Antara GLB dengan Gerak Jatuh Bebas.
#2 Kecepatan Awal, Percepatan dan Perpindahan Diketahui
Jika kecepatan awal benda, percepatan, dan perpindahan yang ditempuh benda diketahui dalam soal, maka kecepatan benda setelah t detik dapat kita hitung dengan rumus kedua, yaitu sebagai berikut:
| Vt2 = Vo2 ± 2as |
Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m).
Contoh Soal :
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika mobil mengalami perlambatan konstan sebesar 10 m/s2, maka tentukan kecepatan mobil setelah mobil menempuh jarak sejauh 15 meter dari posisi awalnya.
Pembahasan :
Dik : Vo = 20 m/s, a = 10 m/s2, s = 15 m
Dit : Vt = .... ?
Kecepatan mobil setelah berpindah sejauh 15 meter:
⇒ Vt2 = Vo2 - 2as
⇒ Vt2 = 202 - 2(10)(15)
⇒ Vt2 = 400 - 300
⇒ Vt2 = 100
⇒ Vt = 10 m/s
Jadi, kecepatan mobil setelah menempuh jarak sejauh 15 meter adalah 10 m/s. Perhatikan rumusnya menggunakan tanda kurang karena benda diperlambat. Perhatikan juga kecepatan mobil jadi lebih kecil dari kecepatan awalnya karena mobil mengalami perlambatan.
#3 Percepatan, Perpindahan, dan Waktu Diketahui
Jika kecepatan awal benda tidak diketahui dalam soal, untuk menentukan kecepatan benda setelah t detik, kita harus menentukan kecepatan awal benda terlebih dahulu. Jika percepatan, perpindahan, dan waktu diketahui, maka kecepatan awal benda dapat dihitung dengan rumus ketiga.
| s = Vo.t ± ½a.t2 |
Keterangan :
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu (s).
Dengan menggunakan rumus tersebut, kita tentukan besar kcepatan awal benda. Setelah kecepatan awal benda diketahui, selanjutnya kita tentukan kecepatan setelah t detik dengan menggunakan dua rumus sebelumnya.
Contoh Soal :
Sebuah benda bergerak kecepatan awal Vo dan percepatan konstan sebesar 4 m/s2. Jika dalam waktu 2 detik benda mencapai perpindahan sebesar 16 meter, maka tentukanlah kecepatan benda pada detik ke-4.
Pembahasan :
Dik : a = 4 m/s2, t1 = 2s, s = 16 m, t2 = 4 s.
Dit : Vt = .... ?
Kecepatan awal benda:
⇒ s = Vo.t1 + ½a. t12
⇒ 16 = Vo(2) + ½ (4) (2)2
⇒ 16 = 2Vo + 8
⇒ 16 - 8 = 2Vo
⇒ 2Vo = 8
⇒ Vo = 4 m/s
Kecepatan benda pada detik ke-4 :
⇒ Vt = Vo + at2
⇒ Vt = 4 + 4(4)
⇒ Vt = 4 + 16
⇒ Vt = 20 m/s
Jadi, kecepatan benda tersebut pada detik ke-4 adalah 20 m/s. Perhatikan penggunaan besaran waktu dalam kedua rumus di atas. Rumus pertama menggunakan t1, rumus kedua menggunakan t2.
Baca juga : Pembahasan Soal SBMPTN tentang GLBB.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.