Gerak Lurus Berubah Beraturan
Pernahkah kamu duduk di dalam mobil yang sedang melaju kencang, lalu tiba-tiba sopir menginjak rem secara mendadak? Tubuhmu pasti akan terdorong ke depan secara otomatis. Atau sebaliknya, saat lampu hijau menyala dan motor di-gas dengan kencang, tubuhmu serasa ditarik ke belakang. Sensasi tarikan dan dorongan tersebut terjadi karena kendaraan mengalami perubahan kecepatan.
Dalam ilmu Fisika, perubahan kecepatan yang terjadi secara teratur setiap detiknya dipelajari dalam suatu bab khusus. Konsep ini adalah kelanjutan langsung dari Gerak Lurus Beraturan (GLB). Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak benda dengan percepatan yang tetap. Untuk mengupas persamaan-persamaan yang ada di GLBB yuk kita simak penjelasan di video ini:
1. Memahami Makna Percepatan (Akselerasi)
Syarat mutlak suatu benda dikatakan melakukan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah memiliki lintasan garis lurus dan memiliki percepatan (a) yang bernilai konstan atau tetap.
Apa arti fisis dari percepatan yang konstan? Misalkan sebuah mobil balap memiliki percepatan konstan \( 2 \text{ m/s}^2 \). Ini artinya, setiap satu detik berlalu, kecepatan mobil tersebut bertambah sebesar 2 meter per sekon. Jika awalnya mobil diam (\(0 \text{ m/s}\)), maka pada detik ke-1 kecepatannya menjadi \(2 \text{ m/s}\), detik ke-2 menjadi \(4 \text{ m/s}\), detik ke-3 menjadi \(6 \text{ m/s}\), dan seterusnya.
GLBB sendiri terbagi menjadi dua jenis kondisi di dunia nyata:
- GLBB Dipercepat: Terjadi ketika kecepatan benda semakin lama semakin bertambah. (Nilai \(a\) positif). Contoh: Apel jatuh bebas dari pohon, atau mobil menginjak pedal gas.
- GLBB Diperlambat: Terjadi ketika kecepatan benda semakin lama semakin berkurang hingga akhirnya berhenti. (Nilai \(a\) negatif). Contoh: Mobil yang menginjak rem, atau bola yang dilempar lurus ke atas.
2. Tiga Rumus Sakti GLBB
Untuk menyelesaikan segala macam soal GLBB, mulai dari soal ujian sekolah hingga seleksi perguruan tinggi (UTBK/SNBT), fisikawan telah merumuskan 3 persamaan sakti. Berbeda dengan GLB yang hanya punya 1 rumus, di GLBB kamu wajib menghafal ketiga rumus berikut:
2. Persamaan Jarak/Perpindahan terhadap Waktu: \[ s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2 \]
3. Persamaan Kecepatan tanpa Waktu: \[ v_t^2 = v_0^2 + 2 \cdot a \cdot s \]
Keterangan Variabel:
\( v_t \) = Kecepatan akhir benda (\(\text{m/s}\))
\( v_0 \) = Kecepatan awal benda (\(\text{m/s}\))
\( a \) = Percepatan / Akselerasi (\(\text{m/s}^2\)) → Gunakan tanda minus (-) jika diperlambat/direm!
\( s \) = Jarak atau perpindahan tempuh (\(\text{m}\))
\( t \) = Waktu tempuh (\(\text{s}\))
3. Membaca Grafik pada GLBB
Dalam soal ujian, seringkali data tidak diberikan dalam bentuk angka deskriptif, melainkan disembunyikan di dalam grafik. Terdapat ciri khas visual pada grafik GLBB:
- Grafik Jarak terhadap Waktu (\(s - t\)): Bentuk grafiknya melengkung (parabola). Jika lengkungannya menghadap ke atas, berarti GLBB dipercepat. Jika melengkung ke bawah, GLBB diperlambat.
- Grafik Kecepatan terhadap Waktu (\(v - t\)): Bentuk grafiknya berupa garis lurus miring. Luas daerah di bawah kurva grafik \(v-t\) menunjukkan besar Jarak (\(s\)) yang ditempuh.
- Grafik Percepatan terhadap Waktu (\(a - t\)): Bentuk grafiknya berupa garis lurus mendatar (horizontal) karena nilai percepatannya selalu tetap.
4. Pembahasan dan Latihan Soal GLBB Lengkap
Mempelajari teori saja tentu tidak cukup untuk menguasai Fisika. Fisika tanpa contoh soal terasa hampa. Oleh karena itu kita perlu latihan soal sebanyak-banyaknya, supaya kemampuan kita dalam *problem solving* terus meningkat. Berikut contoh latihan soal GLBB lewat video ini:
Selain penjelasan dari video di atas, mari kita asah lagi logika kita dengan mengerjakan simulasi contoh soal berikut ini. Simak baik-baik penggunaan rumus sakti yang tepat agar kamu bisa menjawab soal dengan sekejap mata!
Sebuah mobil balap mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan sebesar \(4 \text{ m/s}^2\). Berapakah jarak tempuh mobil balap tersebut setelah melaju selama \(5 \text{ sekon}\)?
Penyelesaian:
Kata kunci "dari keadaan diam" artinya kecepatan awal (\(v_0\)) bernilai nol.
Diketahui: \( v_0 = 0 \), \( a = 4 \text{ m/s}^2 \), \( t = 5 \text{ s} \).
Ditanya: Jarak (\(s\))?
Karena ada unsur waktu (\(t\)) dan jarak (\(s\)), kita gunakan Rumus Sakti ke-2: \[ s = v_0 \cdot t + \frac{1}{2} a \cdot t^2 \] \[ s = (0 \times 5) + \frac{1}{2} (4) \cdot (5)^2 \] \[ s = 0 + 2 \cdot 25 = 50 \text{ meter} \] Jadi, jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 50 meter.
Sebuah bus melaju dengan kecepatan awal \(20 \text{ m/s}\). Karena melihat lampu merah, sopir menginjak rem sehingga bus mengalami perlambatan tetap sebesar \(2 \text{ m/s}^2\). Hitunglah jarak yang ditempuh bus mulai dari direm sampai akhirnya benar-benar berhenti!
Penyelesaian:
Kata kunci "sampai berhenti" artinya kecepatan akhir (\(v_t\)) adalah nol.
Diketahui: \( v_0 = 20 \text{ m/s} \), \( v_t = 0 \), \( a = -2 \text{ m/s}^2 \) (ingat tanda minus karena diperlambat).
Ditanya: Jarak (\(s\))?
Karena dalam soal TIDAK DIKETAHUI waktu (\(t\)), kita harus pintar. Langsung gunakan Rumus Sakti ke-3 (rumus tanpa waktu): \[ v_t^2 = v_0^2 + 2 \cdot a \cdot s \] \[ 0^2 = 20^2 + 2 \cdot (-2) \cdot s \] \[ 0 = 400 - 4s \] Pindah ruas: \[ 4s = 400 \implies s = \frac{400}{4} = 100 \text{ meter} \] Bus akan menempuh jarak 100 meter sebelum benar-benar berhenti di lampu merah.
Dengan memahami konsep percepatan, menghafal ketiga rumus sakti, serta memperbanyak analisis grafik dan latihan soal dari video YouTube FisikaOn di atas, materi GLBB dijamin akan terasa sangat mudah. Kunci utama dalam menyelesaikan soal fisika adalah ketelitian mendata variabel yang diketahui, dan kejelian memilih rumus mana yang paling tepat untuk digunakan!