Gerak Lurus Berubah Beraturan: Definisi, Ciri, Jenis, Rumus, Grafik, Referensi Soal Dan Pembahasan
Pernahkah kalian bersepeda ketika hari libur sekolah atau ketika berangkat dan pulang sekolah? Jika kalian pernah bersepeda tentunya kalian pernah mencicipi bagaimana rasanya bersepeda di jalan tanjakan dan turunan atau di jalan datar.
Ketika mengendarai sepeda di jalan datar yang lurus, rata-rata kecepatan kita mengayuh sepeda akan stabil. Namun ketika mulai menaiki jalan tanjakan, kecepatan mengayuh sepeda akan berkurang alasannya ialah terasa semakin berat. sesudah melalui tanjakan pastinya kita akan melalui jalan turunan dan kecepatan sepeda kita akan semakin bertambah meski tanpa dikayuh.
Disebut apakah gerak sepeda kita dengan besar kecepatan yang berubah-ubah ketika melalui jalan datar, tanjakan dan turunan tersebut? Konsep gerak sepeda dengan besar kecepatan sedemikian rupa berafiliasi dengan konsep gerak lurus berubah beraturan. Untuk memahami konsep gerak ini, perhatikan klarifikasi berikut ini.
Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan
Sebelumnya kita telah membahas konsep gerak lurus beraturan (GLB). Definisi dari gerak lurus beraturan ialah gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan konstan. Definisi dari gerak lurus berubah beraturan (GLBB) tidak jauh berbeda dengan definisi GLB, hanya besar/nilai kecepatannya saja yang berbeda.
Kalau pada GLB besar kecepatannya ialah tetap, maka pada GLBB besar kecepatannya berubah-ubah. Kaprikornus sanggup disimpulkan bahwa:
Gerak Lurus Berubah Beraturan atau disingkat GLBB ialah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus dengan kecepatan yang berubah-ubah secara teratur. |
Kecepatan gerak benda pada GLBB sanggup berubah secara teratur alasannya ialah benda mengalami percepatan atau perlambatan yang konstan atau tetap. Seperti pada kasus bersepeda di jalan turunan, maka kita akan mengalami percepatan sedangkan di jalan tanjakan kita akan mengalami perlambatan. Jadi, gerak lurus berubah beraturan juga sanggup diartikan sebagai gerak lurus dengan percepatan yang tetap.
Namun kenyataanya, ketika bersepeda kita tidak mengalami percepatan atau perlambatan yang tetap, alasannya ialah sangat sulit untuk mengendalikan percepatan yang stabil ketika mengayuh sepeda. Contoh faktual benda yang mengalami gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ialah ketika kita melemparkan sebuah bola vertikal ke atas.
Selama bergerak vertikal ke atas, bola mengalami perlambatan secara beraturan berdasarkan selang waktu tertentu. Pada titik tertinggi, besar kecepatannya nol. Pada ketika bola kembali jatuh ke tanah, besar kecepatannya bertambah secara beraturan berdasarkan selang waktu tertentu.
Ciri-Ciri Gerak Lurus Berubah Beraturan
Suatu benda dikatakan bergerak lurus berubah beraturan (GLBB) apabila memenuhi karakteristik sebagai berikut:
1. Lintasannya berbentuk garis lurus |
2. Kecepatan benda berubah secara teratur (v = berubah) |
3. Percepatan benda tetap (a = konstan) |
Untuk membedakan gerak benda termasuk GLB atau GLBB sangat gampang sekali. Untuk benda yang melaksanakan gerak lurus beraturan (GLB) kecepatan benda selalu konstan sehingga tidak ada istilah kecepatan awal, kecepatan akhir, diam, berhenti, percepatan atau gravitasi bumi.
Sedangkan untuk benda yang melaksanakan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) akan selalu ada istilah kecepatan awal, kecepatan akhir, diam, berhenti, percepatan atau gravitasi bumi.
Macam-Macam Gerak Lurus Berubah Beraturan
Jenis-jenis gerak dalam fisika ada banyak sekali. Namun untuk jenis gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ada dua macam yaitu:
1. Gerak Lurus Berubah Beraturan Dipercepat (GLBB dipercepat)
GLBB dipercepat ialah gerak suatu benda pada lintasan yang lurus dengan percepatan yang bertambah secara beraturan atau dengan kata lain benda mengalami percepatan yang konstan. Contohnya ialah ketika buah kelapa jatuh dari pohonnya.
2. Gerak Lurus Berubah Beraturan Diperlambat (GLBB diperlambat)
GLBB diperlambat ialah gerak suatu benda pada lintasan yang lurus dengan percepatan yang berkurang secara beraturan atau dengan kata lain benda mengalami perlambatan yang konstan. Contohnya ialah ketika kita melemparkan benda vertikal ke atas.
Kita tahu bahwa percepatan merupakan besaran vektor. Kaprikornus selain mempunyai besar, percepatan juga mempunyai arah, sehingga percepatan sanggup bernilai positif dan negatif. Jika percepatan benda bernilai positif (+) maka benda mengalami percepatan. Sedangkan bila percepatan benda bernilai negatif (−), maka benda mengalami perlambatan. Untuk lebih memahami konsep percepatan silahkan baca artikel perihal pengertian, jenis, rumus dan grafik percepatan. |
Rumus-Rumus Pada Gerak Lurus Berubah Beraturan
Persamaan besaran-besaran fisika dalam gerak lurus berubah beraturan (GLB) ialah sebagai berikut:
Hubungan antara Kecepatan (v), Percepatan (a) dan Waktu (t) pada GLBB
Kita tahu bahwa rumus percepatan ialah perubahan kecepatan dibagi selang waktu. secara matematis rumus percepatan ditulis:
a | = | v – v0 | ……………pers. (1) |
t |
Jika kedua ruas kita kalikan dengan t, maka persamaan (1) akan menjadi:
at | = | v – v0 | ……………pers. (2) |
Dari persamaan (2) kita sanggup memilih kecepatan sebuah benda sesudah selang waktu tertentu bila diketahui percepatannya. Rumus kecepatan pada GLBB ialah sebagai berikut:
v | = | v0 ± at | ……………pers. (3) |
Keterangan:
v0 | = | kecepatan awal (m/s) |
v | = | kecepatan selesai (m/s) |
a | = | percepatan (m/s2) |
t | = | waktu (s) |
Tanda ± menunjukkan bahwa nilai percepatan sanggup berharga positif dan negatif. Jika positif berarti benda mengalami percepatan dan bila negatif berarti benda mengalami perlambatan.
Hubungan antara Jarak (s), Percepatan (a) dan Waktu (t) pada GLBB
Selanjutnya kita akan memilih jarak benda sesudah selang waktu t ketika benda tersebut mengalami percepatan konstan. Dari rumus kecepatan rata-rata:
vrata2 | = | s – s0 | ……………pers. (4) |
t |
Persamaan (4) sanggup kita tuliskan sebagai berikut:
s | = | s0 + vrata2.t | ……………pers. (5) |
Karena dalam GLBB kecepatannya bertambah atau berkurang secara beraturan, maka ada yang namanya kecepatan awal (v0) dan kecepatan selesai (v) sehingga besar kecepatan rata-ratanya (vrata2) adalah ½ (vo + v). Sehingga kecepatan rata-rata sanggup dirumuskan sebagai berikut:
vrata2 | = | v0 + v | ……………pers. (6) |
2 |
Dengan mensubtitusikan persamaan (6) dan persamaan (3) ke dalam persamaan (5), maka didapatkan persamaan sebagai berikut:
s | = | s0 | + | vrata2.t | |||
s | = | s0 | + | ( | v0 + v | ) | t …………………….pers. (7) |
2 | |||||||
s | = | s0 | + | ( | v0 + v0 ± at | ) | t …………………….pers. (8) |
2 | |||||||
s | = | s0 | + | v0t ± ½ at2 ………….......pers. (9) | |||
Keterangan:
s0 | = | Jarak awal (m) |
s | = | Jarak selesai (m) |
v0 | = | kecepatan awal (m/s) |
v | = | kecepatan selesai (m/s) |
a | = | percepatan (m/s2) |
t | = | waktu (s) |
Hubungan antara Jarak (s), Kecepatan (v) dan Percepatan (a) pada GLBB
Dalam hubungan ini, kita akan menurunkan persamaan selanjutnya, yang mempunyai kegunaan pada soal dimana waktu t tidak diketahui. Dari persamaan (1) kita peroleh rumus:
t | = | v – v0 | ……………pers. (10) |
a |
Kemudian subtitusikan persamaan (10) ke dalam persamaan (7) sehingga kita peroleh persamaan sebagai berikut:
s | = | s0 | + | ( | v + v0 | ) | ( | v − v0 | ) | ||
2 | a | ||||||||||
s | = | s0 | + | v2 – v02 | |||||||
2a | |||||||||||
v2 | = | v02 | ± | 2a (s – s0) | |||||||
v2 | = | v02 | ± | 2a ∆s ………………………pers. (11) | |||||||
Keterangan:
∆s | = | perpindahan (m) |
v0 | = | kecepatan awal (m/s) |
v | = | kecepatan selesai (m/s) |
a | = | percepatan (m/s2) |
Kita kini sudah mempunyai tiga rumus penting untuk menuntaskan soal yang berafiliasi denga gerak lurus berubah beratutan (GLBB). Jika kita kumpulkan ketiga rumus tersebut adalah:
v | = | v0 ± at |
s | = | s0 + v0t ± ½ at2 |
v2 | = | v02 ± 2as |
Macam-Macam Grafik Pada Gerak Lurus Berubah Beraturan
Sama halnya dengan grafik pada GLB, dalam gerak lurus berubah beraturan juga terdapat tiga jenis grafik. ketiga jenis grafik tersebut yakni:
Grafik Hubungan Jarak Terhadap Waktu (Grafik s-t) Pada GLBB
Grafik Hubungan Jarak Terhadap Waktu (Grafik s-t) Pada GLBB
Perhatikan gambar grafik s-t pada GLBB di atas. Jika gerak benda mengalami percepatan (a bernilai positif) maka kurvanya ialah berbentuk parabola terbuka ke atas sedangkan bila benda mengalami perlambatan (a bernilai negatif) maka kurvanya berbentuk parabola terbuka ke bawah.
Grafik Hubungan Kecepatan Terhadap Waktu (Grafik v-t) Pada GLBB
Berdasarkan gambar kedua grafik v-t pada GLBB diatas, kemiringan kurva merupakan besar percepatan benda, sehingga nilai percepatan dirumuskan:
a | = | tan α | = | ∆v |
∆t |
Dan luas kawasan di bawah kurva (daerah yang di arsir) merupakan besar jarak yang ditempuh benda.
s | = | Luas grafik | = | v.t |
Grafik Hubungan Percepatan Terhadap Waktu (Grafik a-t) Pada GLBB
Luas kawasan yang di arsir pada grafik a-t di atas merupakan besar kecepatan benda.
v | = | Luas grafik | = | a.t |
Contoh Soal perihal Gerak Lurus Berubah Beraturan beserta Penyelesaiannya
Contoh Soal 1
Sebuah kendaraan beroda empat bergerak dari keadaan diam. Jika percepatan kendaraan beroda empat 20 m/s2, tentukan kecepatan kendaraan beroda empat tersebut sesudah 5 sekon.
penyelesaian
Diketahui:
V0 = 0 (diam)
a = 20 m/s2
t = 5 s
Ditanya: v sesudah 5 s, maka
v = v0 + at
v = 0 + (20)(5)
v = 100 m/s
jadi kecepatan kendaraan beroda empat sesudah 5 sekon ialah 100 m/s
Contoh Soal 2
Muhammad Zeni seorang atlet balap sepeda Lampung sanggup mengayuh sepedanya dengan kecepatan awal 10 km/jam pada suatu perlombaan. Atlet tersebut sanggup mencapai garis finish dalam waktu 2 jam dengan percepatan 20 km/jam. Tentukan panjang lintasan yang ditempuh atlet tersebut.
Penyelesaian
Diketahui:
s0 = 0 (perlombaan dimulai dari garis start)
V0 = 10 km/jam
a = 20 km/jam
t = 2 jam
Ditanya: s, maka
s = s0 + v0t + ½ at2
s = 0 + (10)(2) + (½)(20)(2)2
s = 20 + 40
s = 60 km
jadi jarak yang ditempuh Zeni selama perlombaan ialah 60 km.
Contoh Soal 3
Sebuah benda bergerak dengan percepatan 8 m/s2. Jika kecepatan awal benda 6 m/s, tentukan kecepatan benda sesudah menempuh jarak 4 m.
Penyelesaian
Diketahui:
s = 4 m
V0 = 6 m/s
a = 8 m/s2
Ditanya: v, maka
v2 = v02 + 2as
v2 = (6)2 + 2(8)(4)
v2 = 36 + 64
v2 = 100
v = 10 m/s
jadi kecepatan selesai benda sesudah menempuh jarak 4 m ialah 10 m/s.
Demikianlah artilel perihal pengertian GLBB, jenis-jenis GLBB, penurunan rumus pada GLBB, grafik serta rujukan soal perihal GLBB beserta penyelesaiannya. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.