Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal Gerak Lurus
Pengantar
Dalam kesempatan yang istimewa ini, kami dengan gembira akan mengulas topik menarik yang terkait dengan Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal Gerak Lurus. Mari kita merajut informasi yang menarik dan memberikan pandangan baru kepada pembaca.
Gerak memiliki berbagai jenis, salah satunya adalah gerak lurus. Memahami gerak lurus merupakan fondasi penting dalam mempelajari mekanika klasik dan berbagai cabang ilmu fisika lainnya. Artikel ini akan membahas secara detail tentang pengertian gerak lurus, rumus-rumus yang terkait, serta berbagai contoh soal untuk memperkuat pemahaman Anda.
1. Pengertian Gerak Lurus
Gerak lurus adalah gerak suatu benda yang lintasannya berupa garis lurus. Gerak ini dapat dibedakan menjadi dua jenis utama berdasarkan kecepatannya:
-
Gerak Lurus Beraturan (GLB): Gerak lurus beraturan adalah gerak lurus dengan kecepatan konstan. Artinya, benda bergerak dengan kecepatan yang sama selama selang waktu tertentu. Percepatan pada GLB adalah nol. Benda bergerak dengan kecepatan tetap tanpa mengalami perubahan kecepatan, baik dalam besar maupun arah.
-
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB): Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak lurus dengan percepatan konstan. Artinya, kecepatan benda berubah secara teratur setiap selang waktu tertentu. Percepatan pada GLBB memiliki nilai tetap, baik bernilai positif (kecepatan bertambah) maupun negatif (kecepatan berkurang). GLBB sering disebut juga gerak lurus dipercepat beraturan jika percepatannya positif dan gerak lurus diperlambat beraturan jika percepatannya negatif.
2. Rumus-Rumus Gerak Lurus
Untuk menganalisis gerak lurus, kita perlu memahami beberapa besaran fisika dan rumus-rumusnya. Berikut adalah rumus-rumus penting untuk GLB dan GLBB:
A. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Kecepatan (v): Kecepatan pada GLB adalah konstan. Rumusnya:
v = s / tdi mana:
v= kecepatan (m/s)s= jarak tempuh (m)t= waktu tempuh (s)
-
Jarak (s): Jarak yang ditempuh pada GLB dapat dihitung dengan:
s = v × t
B. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Pada GLBB, terdapat beberapa rumus yang saling berkaitan, antara lain:
-
Kecepatan Akhir (v):
v = v₀ + atdi mana:
v= kecepatan akhir (m/s)v₀= kecepatan awal (m/s)a= percepatan (m/s²)t= waktu (s)
-
Perpindahan (s):
s = v₀t + ½at²atau
s = (v + v₀)t / 2atau
v² = v₀² + 2asdi mana:
s= perpindahan (m) (Perlu diperhatikan bahwa perpindahan berbeda dengan jarak tempuh, terutama pada gerak bolak-balik)
3. Contoh Soal dan Pembahasan Gerak Lurus
Berikut beberapa contoh soal dan pembahasan untuk memperjelas pemahaman tentang gerak lurus:
Contoh Soal 1 (GLB):
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan konstan 72 km/jam. Berapa jarak yang ditempuh mobil tersebut dalam waktu 2 jam?
Pembahasan:
Pertama, konversi kecepatan dari km/jam ke m/s:
72 km/jam = (72 × 1000 m) / (3600 s) = 20 m/s
Kemudian, gunakan rumus jarak pada GLB:
s = v × t = 20 m/s × 2 jam × 3600 s/jam = 144000 m = 144 km
Jawaban: Jarak yang ditempuh mobil adalah 144 km.
Contoh Soal 2 (GLBB):
Sebuah kereta api mula-mula bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian kereta api tersebut dipercepat dengan percepatan konstan 2 m/s² selama 5 detik. Berapa kecepatan akhir kereta api tersebut? Berapa jarak yang ditempuh kereta api selama 5 detik tersebut?
Pembahasan:
Kecepatan akhir dapat dihitung menggunakan rumus:
v = v₀ + at = 10 m/s + (2 m/s²) × 5 s = 20 m/s
Jarak yang ditempuh dapat dihitung menggunakan rumus:
s = v₀t + ½at² = (10 m/s × 5 s) + ½(2 m/s²) × (5 s)² = 50 m + 25 m = 75 m
Jawaban: Kecepatan akhir kereta api adalah 20 m/s, dan jarak yang ditempuh adalah 75 m.
Contoh Soal 3 (GLBB, Gerak Diperlambat):
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Kemudian mobil tersebut direm dengan perlambatan konstan 4 m/s² hingga berhenti. Berapa jarak yang ditempuh mobil sejak direm hingga berhenti?
Pembahasan:
Dalam kasus ini, kecepatan akhir (v) adalah 0 m/s (mobil berhenti). Kita gunakan rumus:
v² = v₀² + 2as
0² = 20² + 2(-4)s
0 = 400 – 8s
8s = 400
s = 50 m
Jawaban: Jarak yang ditempuh mobil sejak direm hingga berhenti adalah 50 m.
Contoh Soal 4 (GLBB, Mencari Percepatan):
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 5 m/s. Setelah menempuh jarak 20 meter, kecepatannya menjadi 15 m/s. Tentukan percepatan benda tersebut.
Pembahasan:
Kita gunakan rumus:
v² = v₀² + 2as
15² = 5² + 2a(20)
225 = 25 + 40a
40a = 200
a = 5 m/s²
Jawaban: Percepatan benda tersebut adalah 5 m/s².
Contoh Soal 5 (Penerapan GLBB dalam kehidupan sehari-hari):
Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s², berapa lama bola tersebut berada di udara sebelum kembali ke titik pelemparan? (abaikan hambatan udara)
Pembahasan:
Gerak bola ini merupakan GLBB dengan percepatan gravitasi (a = -10 m/s², negatif karena arah berlawanan dengan arah gerak awal). Saat bola mencapai titik tertinggi, kecepatannya menjadi 0 m/s. Kita gunakan rumus:
v = v₀ + at
0 = 20 + (-10)t
10t = 20
t = 2 s
Waktu ini adalah waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi. Karena gerak naik dan turun simetris, waktu total di udara adalah 2 × 2 s = 4 s.
Jawaban: Bola berada di udara selama 4 detik.
Contoh-contoh soal di atas menunjukkan penerapan rumus-rumus GLB dan GLBB dalam berbagai situasi. Pemahaman yang kuat tentang konsep dan rumus-rumus ini sangat penting untuk menyelesaikan masalah-masalah yang lebih kompleks dalam mekanika. Latihan mengerjakan soal-soal yang beragam akan membantu Anda menguasai materi gerak lurus dengan lebih baik. Ingatlah untuk selalu memperhatikan satuan besaran yang digunakan dan konsisten dalam penggunaannya.
Penutup
Dengan demikian, kami berharap artikel ini telah memberikan wawasan yang berharga tentang Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal Gerak Lurus. Kami berharap Anda menemukan artikel ini informatif dan bermanfaat. Sampai jumpa di artikel kami selanjutnya!
