Salah satu materi fisika SMA adalah mengenai kinematika gerak. Kinematika merupakan ilmu yang mempelajari gerak tanpa memperhatikan penyebab timbulnya gerak. Terdapat berbagai jenis gerak, seperti gerak lurus, gerak melingkar dan lain-lain.
Kali ini kita akan membaca lebih jauh tentang gerak, dan mempelajari rumus gerak lurus berubah beraturan atau yang biasa disingkat dengan rumus GLBB lengkap dengan cara menghitung dan contoh soal GLBB
Menurut Nugraha dan Sulaiman (2012) dalam Buku Jagoan Fisika SMA, suatu benda disebut bergerak bila kedudukannya berubah terhadap suatu acuan tertentu. Terdapat aturan yang berlaku terhadap gerak dan kedudukan:
Suatu benda dikatakan bergerak lurus berubah beraturan jika gerak benda tersebut lintasannya lurus dan kecepatannya berubah secara beraturan. Akibatnya, akan selalu ada kecepatan awal dan kecepatan akhir dalam situasi yang melibatkan gerak ini. Perubahan kecepatan tiap satuan waktu disebut percepatan, maka pada GLBB percepatannya (ā) = tetap dan tidak sama dengan nol.
Mengutip buku Pintar Fisika tanpa Bimbel SMA X, XI, XII karangan Asih Novitasari (2015), percepatan yang tetap menunjukkan bahwa besar dan arahnya sama. Karenanya kecepatan suatu benda dalam gerakan ini terus berubah tergantung arah kecepatan. Contoh GLBB adalah:
Melansir Unacademy, ada lima rumus dalam fisika untuk menyelesaikan soal gerak lurus berubah beraturan yang bisa kita gunakan untuk mencari variabel. Namun, kita harus tahu mana yang akan digunakan karena sebagian soal hanya menyediakan data tertentu, tapi tidak ada yang dapat digunakan dalam persamaan. Jadi, kita harus memilih dengan cermat mana rumus GLBB yang akan digunakan.
Sebagai contoh, mari kita ambil analogi kasus benda yang jatuh bebas dari ketinggian. Itu memiliki kecepatan awal nol tetapi memiliki percepatan gravitasi yang tetap. Maka, kecepatan benda akan terus meningkat dan akan mencapai nilai berbeda saat sampai ke tanah.
Benda tersebut akan memakan waktu dan menempuh jarak tertentu saat jatuh dari ketinggian. Di sini, harus dianggap bahwa gerak benda sepanjang garis lurus. Jadi, dengan bantuan persamaan rumus GLBB, kita dapat menghitung nilai besaran fisik yang tidak diketahui selama tersedia data yang cukup.
Masing-masing rumus GLBB akan dijelaskan lebih lanjut pada poin berikutan, dengan diketahui:
a = percepatan
t = waktu benda mengalami percepatan
v0 = kecepatan pada saat awal pengamatan t = 0
vt = kecepatan akhir benda saat bergerak
∆x = perpindahan benda selama selang waktu GLBB
Persamaan gerak pertama menghubungkan kecepatan dan waktu benda dalam gerak lurus berubah beraturan sepanjang garis lurus. Rumus GLBB pertama dituliskan sebagai v = v0+at yang merupakan penyusunan ulang dari persamaan percepatan, a = v−v0/t.
Rumus GLBB pertama digunakan saat mencari kecepatan akhir dari data kecepatan awal, percepatan konstan, dan waktu yang diberikan. Rumus ini menunjukkan bahwa kecepatan akhir tergantung pada besarnya percepatan dan waktu yang telah berlalu.
Contoh soal GLBB:
Sebuah bola awalnya dalam keadaan diam pada lantai yang lici, kemudian bola digelindingkan sehingga mengalami percepatan 5 m/s², tentukan kecepatan bola setelah bergerak selama 7 sekon.
Penyelesaian:
v = v0 + a.t
v = 0 + 5.7
v = 35 m/s
Persamaan kinetika kedua dan ketiga menunjukkan perubahan posisi ketika diberikan kecepatan, percepatan, dan waktu. Rumus percepatan GLBB kedua dinyatakan sebagai ∆x = v0 + ½a . t². Rumus tersebut menunjukkan bagaimana kuadrat waktu yang berlalu mempengaruhi perpindahan benda, terutama jika percepatannya bukan nol.
Jika kecepatan akhir diberikan sebagai pengganti kecepatan awal, persamaannya kan menjadi rumus GLBB ketiga, yang dinyatakan sebagai ∆x = vt - ½a . t². Di sebagian besar sumber, rumus ketiga tidak disertakan karena masih ada rumus lain yang dapat digunakan jika kecepatan awal diberikan. Simbol perpindahan (∆x)di beberapa sumber juga ditulis dengan huruf (s).
Contoh soal GLBB:
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 20 m/s. Jika setelah 5 s kecepatannya menjadi 30 m/s, percepatan dan jarak yang ditempuh benda itu setelah 5 s adalah?
Penyelesaian
v = v0 + a . t
30 = 20 + a . 5
10 = 5a
a = 2m/s²
s = v0 . t + ½a . t²
∆x = 20 . 5 + ½2 . 5²
= 100 + 25
= 125 m
Rumus GLBB keempat adalah v² = v0² + 2aΔx, di mana v adalah kecepatan akhir, v0 adalah kecepatan awal, a adalah percepatan, dan Δx adalah perpindahan. Rumus ini digunakan untuk menentukan kecepatan akhir objek jika diketahui kecepatan awal, percepatan, dan perpindahan.
Persamaan GLBB keempat menunjukkan bahwa kecepatan akhir dipengaruhi oleh besarnya percepatan dan jarak, atau perubahan posisi benda.
Contoh soal GLBB:
Sebuah rudal diluncurkan untuk menghancurkan tank yang berjarak 2 km. Jika rudal itu melesat dengan percepatan 10 m/s², berapakah kecepatan rudal saat menghantam tank?
Penyelesain:
vt² = v0² + 2aΔx
= 0² + 2(10m/s² x 2000 m)
vt = 200 m/s
Persamaan kinematika kelima dapat digunakan untuk menentukan perubahan posisi dengan diketahui kecepatan awal, kecepatan akhir, serta waktu. Persamaan itu dinyatakan dengan rumus Δx = (v +v0/2) . t.
Rumus itu menunjukkan bahwa ketika benda bergerak dengan percepatan konstan, kecepatan rata-rata v +v0/2 adalah pertengahan antara kecepatan awal dan akhir. Ini hanya berlaku bila percepatannya konstan atau tetap.
Contoh soal GLBB:
Sebuah pesawat terbang dipercepat dari kecepatan 20 m/s menjadi 80 m/s dalam waktu 10 s. Perpindahan yang ditempuh pesawat dalam waktu tersebut adalah?
Penyelesaian:
Δx = (v +v0/2) . t.
= (80 + 20/ 2) . 10
= 50 . 10
= 500 m
Dari kelima rumus GLBB atau rumus gerak lurus berubah beraturan di atas, kita telah mengetahui bagaimana hubungan matematis dari gerak lurus benda terhadap posisi, perpindahan, kecepatan, dan percepatan. Dengan daftar rumus tersebut, kamu bisa mengaplikasikan untuk menyelesaikan contoh soal GLBB Fisika yang sudah menunggu. Semangat, ya!
Penulis: Dian Rahma Fika Alnina