5 Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dalam Fisika

2. Pengertian dan contoh gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

ilustrasi mengambil kastanye jatuh dari pohon (pexels.com/Elviss Railijs Bitāns)

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: 

• Barang yang jatuh bebas seperti buah kelapa yang jatuh dari pohonnya. 
• Bola yang meluncur di lereng tanpa gesekan. 
• Penggunaan rem pada kendaraan. 

3. Rumus gerak lurus berubah beraturan (GLBB)

ilustrasi rumus GLBB (IDN Times/ Dian Rahma)

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 

4. Rumus pertama GLBB

ilustrasi belajar fisika (pexels.com/karolina grabowska)

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: 

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

Baca Juga: Rumus Percepatan dalam Fisika Serta Pengertian dan Contoh Soal

5. Rumus kedua dan ketiga GLBB

ilustrasi soal fisika (pixabay/tjevans)

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: 

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

6. Rumus keempat GLBB

ilustrasi rumusan teori fisika di papan tulis (unsplash.com/Artturi Jalli)

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:

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

7. Rumus kelima GLBB

ilustrasi menghitung rumus (Pexels.com/Louis Bauer)

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: 

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 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 soal-soal Fisika yang sudah menunggu. Semangat, ya!

Penulis: Dian Rahma Fika Alnina

Baca Juga: Gerak Lurus Beraturan dalam Fisika: Ciri-Ciri, Rumus, dan Contoh Soal