Analisis Perpaduan Gerak Antara GLB dan Gerak Jatuh Bebas

Analisis Perpaduan Gerak Antara GLB dan Gerak Jatuh Bebas

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Perpaduan antara gerak lurus beraturan dengan gerak jatuh bebas pada dasarnya sama dengan gerak setengah parabola yaitu gerak parabola pada bagian ketika benda kembali turun. Jika diibaratkan gerak parabola, maka perpaduan antara gerak lurus beraturan dan gerak jatuh bebas dimulai dari titik tertinggi ketika kecepatan benda dalam arah vertikal bernilai sama dengan nol hingga benda mencapai permukaan tanah. Karena sama dengan gerak setengah parabola, maka prinsip-prinsip gerak parabola dapat kita gunakan untuk menganalisis perpaduan gerak antara GLB dan gerak jatuh bebas.

Analisis Perpaduan GLB dan Gerak Jatuh Bebas 

Perpaduan antara GLB dan gerak jatuh bebas dapat terjadi ketika suatu benda dilempar dengan kecepatan tertentu dalam arah mendatar dari ketinggian h di atas permukaan tanah. Benda dilempar secara mendatar sehingga sudut antara kecepatan dan bidang datar sama dengan nol.

Karena kecepatan awal tidak membentuk sudu terhadap bidang datar, maka kecepatan awal benda pada sumbu-x sama dengan kecepatan awal benda sedangkan kecepatan awal benda pada sumbu-y sama dengan nol seperti halnya gerak jatuh bebas.

Karena gerak benda merupakan perpaduan antara dua jenis gerak, maka kita harus menguasai konsep dasar dari masing-masing jenis gerak tersebut. Pada pembahasan kali ini, gerak yang dipadu adalah gerak lurus beraturan dengan gerak jatuh bebas, sehingga kita harus mengingat kembali konsep dasar GLB dan gerak jatuh bebas.

Jika digambarkan dalam bentuk sketsa, maka pergerakan benda kurang lebih akan seperti gambar di bawah ini.

Pada gambar di atas terdapat simbol h yang digunakan untuk menyatakan besaran ketinggian. Karena ketinggian tempat benda (titik awal benda dijatuhkan) merupakan titik tertinggi lintasan, maka besar perpindahan benda dalam arah vertikal (biasa disebut dengan ketinggian) sama dengan ketinggian tempatnya. Jadi, pada pembahasan kali ini kita hanya akan menggunakan besaran h untuk menyatakan jarak yang dicapai benda dalam arah vertikal dan ketinggian tempat.

Konsep penting yang harus kita ingat pada gerak ini adalah kecepatan awal benda sama dengan vo. Kecepatan benda pada sumbu-x sama dengan kecepatan awal benda sedangkan kecepatan benda pada sumbu y mula-mula nol kemudian meningkat dengan pertambahan sebesar percepatan gravitasi.

Rumus Untuk Perpaduan GLB dan GJB

Poin penting yang harus kita pahami adalah kapan benda bergerak lurus beraturan dan kapan benda jatuh bebas. Ingat bahwa benda bergerak lurus beraturan pada sumbu-x mendatar dan bergerak jatuh bebas pada sumbu-y vertikal.

Pada Sumbu-x (GLB)
Karena bergerak lurus beraturan, maka kecepatan benda dalam arah mendatar selalu tetap. Dari konsep GLB kita bisa menentukan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kecepatan Pada sumbu-x 

   vx = vox = vo

   
   Dengan :
   v_o = kecepatan awal benda (m/s)
   v_ox = kecepatan awal pada sumbu-x (m/s)
   v_x = kecepatan pada sumbu-x pada detik ke-t (m/s)
   
   
2. Jarak Mendatar yang Dicapai benda

   x = vox.t = vx.t = vo.t

   
   
   Dengan :
   x = jarak mendatar yang dicapai benda (m)
   t = waktu tempuh (s)

Pada sumbu-y (GJB)
Karena bergerak jatuh bebas, maka kecepatan awal benda dalam arah vertikal sama dengan nol. Kecepatan benda berubah secara teratur dengan percepatan positif sebesar percepatan gravitasi. Dari konsep GJB kita dapat menentukan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kecepatan Pada sumbu-y

   vy = g.t = √2gh

   
   Dengan :
   v_y = kecepatan pada sumbu-y pada detik ke-t (m/s)
   t = waktu tempuh (s)
   g = percepatan gravitasi (m/s²)
   h = ketinggian atau perpindahan yang dicapai benda (m)
   
   
2. Waktu untuk Mencapai Permukaan Tanah
   
   Sebelumnya telah ketahui bahwa hubungan antara waktu dan ketinggian adalah sebagai berikut :
   

   h = voy.t − ½g.t2

   
   Karena kecepatan awal pada sumbu-y sama dengan nol, maka :
   

   2h = g.t2

   
   Dengan demikian, waktu untuk mencapai jarak tertentu adalah :
   

   t = √2h/g

Karena waktu dapat dinyatakan dalam bentuk ketinggian dan percepatan gravitasi seperti rumus di atas, maka jarak mendatar maksimum yang dapat dicapai benda dapat kita hitung dengan rumus berikut :

x-maks = vo.t = vo.√2h/g

Dengan :
x-maks = jarak mendatar maksimum yang dicapai benda (m)
h = ketinggian (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²).

Analisis Perpaduan Antara GLB Dengan Gerak Vertikal ke Atas

Analisis Perpaduan Antara GLB Dengan Gerak Vertikal ke Atas

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Perpaduan antara gerak lurus beraturan dengan gerak vertikal ke atas pada dasarnya sama dengan gerak parabola, hanya saja ada beberapa keadaan yang membedakan keduanya. Kalau pada gerak parabola, benda dilempar dari permukaan tanah dan jatuh ke permukaan tanah sedangkan pada perpaduan gerak lurus beraturan dengan gerak vertikal ke atas, benda dilempar dari ketinggian tertentu dan jatuh ke permukaan tanah.

Jadi, jika bidang datar dimana benda pertama kali dilempar dijadikan sebagai acuan, maka dalam perhitungan akan dijumpai harga ketinggian negatif yaitu ketika benda telah turun menuju permukaan dan melewati titik awalnya. Untuk lebih jelasnya kita akan membahas perpaduan gerak ini secara lebih rinci.

Analisis Perpaduan GLB dan Gerak Vertikal

Perpaduan antara gerak lurus beraturan dan gerak vertikal ke atas dapat terjadi ketika suatu benda dilempar dari ketinggian tertentu dengan sudut tertentu terhadap bidang datar. Karena dilempar, berarti benda memiliki kecepatan awal. Dan karena arah kecepatan membentuk sudut terhadap sumbu datar, maka kecepatan tersebut harus kita uraikan menjadi kecepatan dalam arah sumbu-x dan sumbu-y sesuai dengan konsep vektor.

Konsep utama yang harus kita ingat ialah untuk menganalisis perpaduan gerak, maka kita harus menguasai konsep dasar dari masing-masing jenis gerak yang dipadu. Pada pembaahasan ini, gerak yang dipadu adalah gerak lurus beraturan dan gerak vertikal ke atas, jadi kita harus menguasai konsep GLB dan GVA.

Jika digambarkan dalam bentuk sketsa, maka pergerakan benda kurang lebih seperti gambar di bawah ini.

Perhatikan gambar di atas secara seksama! Pada gambar ada dua simbol yang digunakan untuk menyatakan ketinggian yaitu h dan y. Perlu diingat bahwa kedua simbol tersebut mewakili dua besaran yang berbeda. Kita gunakan h untuk menyatakan ketinggian tempat dimana benda awalnya dilempar, sedangkan y kita gunakan untuk menyatakan ketinggian (posisi) yang dicapai benda setelah bergerak dalam selang waktu tertentu.

Selanjutnya lihat bagian proyeksi vektor kecepatan. Kecepatan awal benda (vo) membentuk sudut terhadap sumbu datar. Karena benda bergerak lurus beraturan dalam arah sumbu-x dan bergerak vertikal ke atas dalam arah sumbu-y, maka vektor kecepatan awal harus kita proyeksikan ke sumbu-x membentuk vox dan ke sumbu-y membentuk voy seperti gambar di atas.

Berdasarkan konsep trigonometri, kita peroleh hubungan antara ketiga vekrot kecepatan tersebut :

vox = vo cos θ voy = vo sin θ

Dengan :
v_o = kecepatan awal benda (m/s)
v_ox = kecepatan awal pada sumbu-x (m/s)
v_oy = kecepatan awal pada sumbu-y (m/s)
θ = sudut elevasi(sudut antara vo dan sumbu datar)

Rumus Untuk Perpaduan GLB dan Gerak Vertikal

Ingat bahwa pada perpaduan ini, benda bergerak lurus beraturan pada sumbu-x horizontal dan bergerak vertikal ke atas pada sumbu-y vertikal. Nah, seperti biasa kita harus menganalisi masing-masing gerak tersebu

Pada sumbu-x GLB
Karena bergerak lurus beraturan, maka kecepatan benda dalam arah mendatar selalu tetap. Dari konsep GLB kita bisa menentukan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kecepatan Pada sumbu-x 

   vx = vox = vo cos θ

   
   Dengan :
   v_ox = kecepatan awal pada sumbu-x (m/s)
   v_x = kecepatan pada sumbu-x pada detik ke-t (m/s)
   
   
2. Jarak Mendatar yang Dicapai benda

   x = vox.t = vx.t = (vo cos θ) .t

   
   
   Dengan :
   x = jarak mendatar yang dicapai benda (m)
   t = waktu tempuh (s)

Pada sumbu-y GLBB
Karena bergerak vertikal ke atas, maka kecepatan benda dalam arah vertikal berubah secara teratur dengan percepatan tetap sebesar percepatan gravitasi. Dari konsep GLBB kita dapat menentukan beberapa hal sebagai berikut :

1. Kecepatan Pada sumbu-y

   vy = voy − g.t vy = (vo sin θ).t − g.t

   
   Dengan :
   v_oy = kecepatan awal pada sumbu-y (m/s)
   v_y = kecepatan pada sumbu-y pada detik ke-t (m/s)
   
   
2. Ketinggian Yang Dicapai Benda

   y = voy.t − ½g.t2 y = (vo sin θ).t − ½g.t2

   
   Dengan :
   y = ketinggin yang dicapai benda (m)
   t = waktu tempuh (s)

Pada sumbu vertikal ada beberapa hal yang harus kita perhatikan. Pertama, bedakan antara ketinggian yang dicapai benda dengan ketinggian tempat benda. Ketinggian yang dicapai benda dihitung dari titik awal gerak sedangkan ketinggian tempat dihitung dari permukaan tanah.

Karena benda dilempar dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah, maka ada tiga kemungkinan harga ketinggian yang dicapai benda, yaitu :

1. Nilai y positif (y = +)
   Ketinggian yang dicapai benda akan bernilai positif ketika benda bergerak ke atas dan masih berada pada titik yang lebih tinggi dari titik pelemparan. Jika kita perhatikan gambar, maka nilai y positif jika titik B berada di atas titik A.
   
   

   
   
   Jadi, jika pada perhitungan kita peroleh harga y positif, berarti benda masih bergerak di atas garis titik acuan. Dengan kata lain benda belum melewati titik asalnya.
   
   
2. Nilai y nol (y = 0)
   Ketinggian yang dicapai benda akan bernilai nol ketika benda tepat berada di titik yang sama tinggi dengan titik lemparnya. Dengan kata lain posisi benda saat itu segaris dengan titik lemparnya. Jika kita perhatikan pada gambar, maka nilai y akan sama dengan nol jika B = A. Pada kondisi ini, lintasan benda merupakan gerak parabola.
   
   

   

   
   Jadi, jika kita peroleh nilai y sama dengan nol, berarti benda sudah turun dan berada di titik yang segaris dengan titik asalnya.
   
   
3. Nilai y negatif (y = -)
   Ketinggian yang dicapai benda akan bernilai negatif ketika benda bergerak ke bawah menuju permukaan tanah dan sudah melewati titik lemparnya. Dengan kata lain titik B berada di bawah titik A.
   
   

   

   
   Jadi, kalau dalam perhitungan kita peroleh nilai y negatif itu artinya benda sudah turun menuju permukaan tanah dan sudah berada di bawah titik asalnya.

Perpaduan Dua Gerak Lurus GLB Dengan GLBB

Perpaduan Dua Gerak Lurus GLB Dengan GLBB

BAHAN BELAJAR FISIKA GLB GLBB

Apa yang akan terjadi jika gerak lurus beraturan berpadu dengan gerak lurus berubah beraturan? Perpaduan antara dua jenis gerak lurus yang berbeda jenis akan menghasilkan jenis gerak dengan lintasan yang berbeda. Ketika gerak lurus beraturan (GLB) berpadu dengan gerak lurus berubah beraturan (GLBB), maka lintasan gerak akan melengkung. Karena gerak tersebut merupakan perpaduan antara GLB dan GLBB, maka kita dapat mengkajinya berdasarkan konsep GLB dan GLBB dengan sedikit perubahan dan penerapan konsep vektor.

Perpaduan gerak lurus beraturan dengan gerak lurus berubah beraturan yang paling umum adalah gerak parabola. Sesuai dengan namanya, gerak parabola memiliki lintasan melengkung seperti parabola. Selain gerak parabola, perpaduan antara GLB dan GLBB yang juga sering keluar dalam soal adalah perpaduan antara geral lurus beraturan dengan gerak vertikal ke atas, dan perpaduan gerak lurus beraturan dengan gerak jatuh bebas.

Kumpulan Rumus Gerak Parabola

Gerak parabola merupakan perpaduan antara gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan yang paling khas dan sering muncul dalam soal kinematikan gerak lurus. Ketika benda bergerak dengan gerak parabola, maka sebenarnya benda melakukan dua gerak sekaligus yaitu gerak lurus beraturan pada arah horizontal (sumbu-x) dan gerak lurus berubah beraturan pada arah vertikal (sumbu-y).

Karena benda bergerak dalam dua arah, maka lintasan benda juga dapat dikaji berdasarkan dua arah yaitu lintasan pada arah horizontal yang disebut jarak horizontal dan lintasan pada arah vertikal yang disebut ketinggian. Jarak horizontal dan ketinggian bergantung pada kecepatan awal dan sudut elevasi.

Karena bergerak ke arah horizontal dan vertikal, maka kita harus menganalisis gerak parabola dalam dua arah pula. Berikut rumus dasar pada masing-masing arah :

1. Pada sumbu-x (GLB)

   vox = vo cos θ vx = vox = vo cos θ x = vox.t = vox.t

   
   Dengan :
   v_o = kecepatan awal benda (m/s)
   v_ox = kecepatan awal pada sumbu-x (m/s)
   v_x = kecepatan benda di sumbu-x pada detik ke-t (m/s)
   x = posisi benda terhadap sumbu-x (m)
   t = waktu tempuh (s)
   θ = sudut elevasi
   
   
2. Pada sumbu-y (GLBB)

   voy = vo sin θ vy = voy − g.t vy2 = voy2 − 2gh h = voy.t − ½g.t2

   
   Dengan :
   v_o = kecepatan awal benda (m/s)
   v_oy = kecepatan awal pada sumbu-y (m/s)
   v_y = kecepatan benda di sumbu-y pada detik ke-t (m/s)
   h = posisi benda terhadap sumbu-y atau ketinggian (m)
   t = waktu tempuh (s)
   θ = sudut elevasi
   
   

Kecepatan benda pada titik dan waktu tertentu (vt) merupakan resultan dari vektor kecepatan benda pada sumbu-x dan kecepatan benda pada sumbu-y dalam selang waktu tersebut.

vt = √vx2 + vy2

Read more : Menentukan Ketinggian dan Jarak Maksimum Gerak Parabola.

Rumus Perpaduan GLB dan Gerak Vertikal ke Atas

Perpaduan gerak lurus beraturan dengan gerak vertikal ke atas biasanya terjadi ketika suatu benda dilempar dari ketinggian tertentu (h) dan dengan sudut elevasi tertentu sehingga benda bergerak ke atas menyerupai gerak parabola kemudian jatuh ke tanah setelah mencapai ketinggian maksimum.

1. Pada sumbu-x (GLB)

   vox = vo cos θ vx = vox = vo cos θ x = vox.t = vox.t

   
   Dengan :
   v_o = kecepatan awal benda (m/s)
   v_ox = kecepatan awal pada sumbu-x (m/s)
   v_x = kecepatan benda di sumbu-x pada detik ke-t (m/s)
   x = posisi benda terhadap sumbu-x (m)
   t = waktu tempuh (s)
   θ = sudut elevasi
   
   
2. Pada sumbu-y (GLBB)

   voy = vo sin θ vy = voy − g.t vy2 = voy2 − 2gy y = voy.t − ½g.t2

   
   Dengan :
   v_o = kecepatan awal benda (m/s)
   v_oy = kecepatan awal pada sumbu-y (m/s)
   v_y = kecepatan benda di sumbu-y pada detik ke-t (m/s)
   y = posisi benda terhadap sumbu-y (m)
   t = waktu tempuh (s)
   θ = sudut elevasi

Ketinggian maksimum yang dicapai benda saat bergerak adalah y-maks sedangkan ketinggian total jika dihitung dari permukaan tanah adalah jumlah dari ketinggian maksimum yang dapat dicapai benda ditambah ketinggian tempat dimana benda dilempar (h total = y-maks + h).

Read more : Analisis Perpaduan GLB dan Gerak Vertikal ke Atas.

Rumus Perpaduan GLB dan Gerak Jatuh Bebas

Ketika benda dilempar dari ketinggian tertentu (h) di atas permukaan tanah dengan kecepatan awal (vo) yang searah dengan sumbu datar, maka benda melakukan gerak lurus beraturan dan gerak jatuh bebas sekaligus. Karena ketinggian dan kecepatan awal biasanya diketahui, maka yang ditanya dalam soal biasanya adalah jarak mendatar maksimum yang bisa dicapai benda.

xm = vo √2h √g

Dengan :
x_m = jarak mendatar maksimum yang dapat dicapai benda (m)
v_o = kecepatan awal benda (m/s)
h = ketinggian tempat benda (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)

Read more : Analisis Perpaduan GLB dan Gerak Vertikal ke Atas.

Cara Menganalisis Bentuk Grafik Gerak Lurus

Cara Menganalisis Bentuk Grafik Gerak Lurus

BAHAN BELAJAR FISIKA GLB GLBB

Pada artikel sebelumnya, telah dibahas tentang definisi, ciri-ciri, dan rumus umum gerak lurus meliputi gerak lurus beraturan (GLB), gerak lurus berubah beraturan (GLBB), gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas, dan gerak vertikal ke bawah. Meski memiliki prinsip dasar yang sama, masing-masing jenis gerak memiliki ciri khusus yang membedakannya dengan gerak lainnya. Perbedaan antara satu jenis gerak dengan gerak yang lain juga bisa dilihat dari bentuk grafiknya. Dari grafik yang diberikan, kita dapat menentukan jenis gerak benda apakah gerak lurus beraturan atau gerak lurus berubah beraturan.

Bentuk Grafik Gerak Lurus V-vs-t

Ciri utama gerak lurus beraturan adalah kecepatannya tetap atau konstan. Artinya untuk setiap pertambahan waktu kecepatannya tidak berubah. Karena kecepatannya tetap, maka grafik kecepatan terhadap waktu pada GLB berbentuk garis lurus dalam arah horizontal.

Pada gerak lurus berubah beraturan, kecepatannya berubah seiring dengan bertambahnya waktu. Perubahan tersebut bisa berupa kenaikan atau penurunan. Karena berubah secara teratur, maka grafik kecepatan terhadap waktu pada GLBB berbentuk garis lurus dengan kemiringan tertentu.

Grafik GLBB pada gambar di atas merupakan grafik GLBB yang mengalami percepatan (kecepatannya naik). hal itu jelas terlihat dari besar kecepatannya. Perhatikan pada gambar tersebut, besar kecepatan akhir (vt) lebih besar dari kecepatan awal (vo).

Jika benda mengalami perlambatan, bentuk grafiknya merupakan kebalikan dari grafik di atas. Kemiringan garis akan turun karena kecepatan akhirnya lebih rendah dari kecepatan awalnya. Untuk lebih jelasnya kamu bisa membaca artikel Ciri-ciri dan Rumus GLBB. 

Ketika pada soal hanya diketahui grafik, maka yang pertama harus kita perhatikan adalah besaran yang digunakan. Lihat besaran apa yang dihubungkan dalam grafik tersebut apakah kecepatan terhadap waktu atau jarak terhadap waktu.

Adakalanya, grafik gerak suatu benda merupakan perpaduan antara gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan sehingga grafiknya merupakan perpaduan dari kedua grafik di atas. Sebagai contoh, perhatikan gambar di bawah ini.

Dari gambar di atas jelas terlihat ada 3 bagian gerak seperti yang ditunjukkan pada keterangan gambar. Bagian pertama merupakan gerak lurus berubah beraturan percepatan positif sehingga kecepatannya naik (grafiknya naik), bagian kedua merupakan gerak lurus beraturan karena kecepatannya tetap (grafiknya lurus mendatar), bagian ketiga merupakan gerak lurus berubah beraturan dengan percepatan negatif sehingga kecepatannya turun (grafik turun).

Jika yang diketahui adalah besaran kecepatan dan waktu, maka biasanya grafik tersebut digunakan untuk menganalisis besaran jarak atau perpindahan benda. Ingat rumus dasar gerak lurus berikut :

s = v.t

Dengan :
s = perpindahan benda (m)
v = kecepatan benda (m/s)
t = waktu tempuh (s)

Berdasarkan rumus utama tersebut, maka dari grafik v-vs-t kita dapat menghitung perpindahan benda. Karena perpindahan merupakan hasil kali kecepatan dan waktu, maka perpindahan benda dapat dihitung dengan rumus berikut :

s = luas grafik = luas trapesium

Perpindahan benda akan sama dengan luas grafiknya. Kebetulan pada contoh di atas, grafiknya berbentuk trapesium sehingga besar perpindahannya sama dengan luas trapesium.

Selain digunakan untuk menghitung perpindahan, dari grafik kecepatan terhadap waktu kita juga dapat menentukan percepatan benda. Ingat kembali bahwa pada GLB tidak ada percepatan sehingga kita tidak perlu menghitung percepatan pada bagian GLB. Pada bagian grafik yang merupakan GLBB, percepatan benda dapat dihitung dengan rumus berikut :

a =  Δv Δt

Dengan :
a = percepatan (m/s²)
Δv = perubahan kecepatan (m/s)
Δt = perubahan waktu (s)

Bentuk Grafik s-vs-t Gerak Lurus

Pada gerak lurus beraturan, grafik perpindahan terhadap waktu berbentuk garis lurus dengan kemiringan tertentu. Garis lurus tersebut menunjukkan bahwa kecepatan benda sama di setiap satuan waktu. Untuk lebih jelasnya kamu bisa membaca artikel Ciri-ciri dan Rumus GLB.

Pada gerak lurus berubah beraturan, karena kecepatannya berubah secara teratur, maka grafik jarak terhadap waktu berbentuk garis dengan kelengkungan tertentu menyerupai grafik persamaan kuadrat.

Gambar di atas merupakan grafik s-vs-t pada gerak lurus. Dari grafik di atas kita dapat menentukan besar kecepatan rata-rata benda pada selang waktu tertentu. Besar kecepatan rata-rata benda dapat kita hitung dengan rumus berikut :

v =  Δs Δt

Dengan :
a = kecepatan rata-rata benda (m/s)
Δs = perubahan jarak (m/s)
Δt = perubahan waktu (s)

Bentuk Grafik a-vs-t pada GLBB

Pada gerak lurs beraturan, tidak ada grafik percepatan terhadap waktu karena pada GLB tidak ada percepatan. Pada GLBB, grafik percepatan terhadap waktu berbentuk garis lurus dan datar seperti grafik v-vs-t pada GLB. Grafik berbentuk lurus karena percepatannya tetap.

Dari grafik percepatan terhadap waktu, kita dapat menentukan besar kecepatannya. Kecepatan benda setiap detiknya dapat kita hitung dengan rumus berikut :

v = luas grafik = luas persegi

Karena percepatan tetap dan bentuk grafiknya lurus, maka besar kecepatan benda sama dengan luas persegi dengan perubahan percepatan sebagai panjang, dan perubahan waktu sebagai lebar.

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Vertikal ke Bawah

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Vertikal ke Bawah

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Gerak vertikal ke bawah merupakan kebalikan dari gerak vertikal ke atas. Perbedaan yang paling mencolok dari kedua jenis gerak tersebut adalah arah geraknya. Sebagaimana yang telah dibahas pada gerak lurus berubah beraturan, arah gerak mempengaruhi perpindahan dan percepatan. Gerak vertikal ke atas menjauhi pusat bumi (melawan gaya gravitasi) sehingga kecepatannya menurun dan menjadi nol pada titik tertinggi. Sebaliknya, arah gerak vertikal ke bawah mendekati pusat bumi (searah dengan gaya gravitasi) sehingga kecepatannya meningkat dan mencapai kecepatan maksimum pada titik terendah sesaat sebelum mencapai permukaan tanah.

Definisi Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak vertikal ke bawah adalah gerak benda pada lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal menuju titik terendah. Yang membedakan gerak vertikal ke bawah dengan gerak jatuh bebas adalah kecepatan awalnya. Kalau pada gerak jatuh bebas kecepatan awalnya sama dengan nol, maka pada gerak vertikal ke bawah benda memilik kecepatan awal.

Gerak vertikal ke bawah merupakan gerak lurus berubah beraturan karena kecepatannya berubah secara teratur. Kecepatan benda pada gerak vertikal ke bawah meningkat secara teratur dengan percepatan tetap yaitu sebesar percepatan gravitasi (a = +g).

Gerak vertikal ke bawah dapat terjadi karena ada gaya yang bekerja pada benda sehingga menyebabkan benda bergerak, misalnya sebuah bola yang dilempar dari ketinggian h meter dengan kecepatan awal tertentu.

Konsep dasar yang harus kita ingat pada gerak vertikal ke bawah adalah percepatan benda bernilai positif sehingga kecepatan setelah t detik akan lebih besar dari kecepatan awalnya (selama benda belum menyentuh tanah dan berhenti).

Sama seperti gerak jatuh bebas, karena bergerak dalam arah vertikal, maka perpindahan benda yang bergerak vertikal ke bawah sama dengan ketinggiannya. Tapi ingat, ketinggian tersebut dihitung dari titik awal benda bergerak (dari atas).

Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Bawah

Pada dasarnya gerak jatuh bebas merupakan gerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal. Itu artinya ciri-ciri gerak vertikal ke bawah tidak jauh berbeda dengan gerak jatuh bebas. Yang membedakannya hanya besar kecepatan awalnya saja.

Suatu benda akan dikatakan bergerak vertikal ke bawah jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda bergerak atau dilempar dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah
2. Lintasan benda berupa garis lurus dalam arah vertikal
3. Memiliki kecepatan awal (v_o ≠ 0)
4. Perpindahan benda dihitung dari titik tertinggi
5. Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi (a = +g) 

Pada grak vertikal berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Jadi, energi mekanik di semua titik sepanjang lintasannya sama besar. Ketika berada di titik terendah (sesaat sebelum berhenti), benda memiliki energi kinetik maksimum sementara energi potensialnya sangat rendah atau sama dengan nol. Sebaliknya, pada titik tertingi (titik awal benda bergerak), benda memiliki energi potensial maksimum sementara energi kinetiknya rendah.

Rumus Gerak Vertikal ke Bawah

Karena gerak vertikal ke bawah merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasarnya sama dengan rumus dasar GLBB hanya saja ada perbedaan simbol seperti berikut :

Rumus Utama GLBB

vt = vo ± a.t vt2 = vo2 ± 2.a.s s = vo.t ± ½.a.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
s = perpindahan (m)
a = percepatan (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Rumus Utama GVB

vt = vo + g.t vt2 = vo2 + 2.g.h h = vo.t + ½.g.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Dari kedua rumus tersebut, perhatikan bahwa pada gerak vertikal ke bawah (GVB), percepatannya bernilai positif. Pada gerak vertikal ke bawah, perpindahan dinyatakn dengan simbol h dan percepatan dinyatakan dengan simbol g (percepatan gravitasi).

Jika kita bandingkan antara gerak vertikal ke bawah dengan gerak jatuh bebas, maka rumusnya sama saja. Tetapi karena kecepatan awal pada gerak jatuh bebas sama dengan nol, maka rumusnya menjadi lebih sederhana. Berikut perbandingan rumus gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke bawah :

Gerak Vertikal ke Bawah

vt = vo + g.t vt2 = vo2 + 2.g.h h = vo.t + ½.g.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Rumus Gerak Jatuh Bebas

vt = g.t vt2 = 2.g.h h = ½.g.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Vertikal ke Atas

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Vertikal ke Atas

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Gerak vertikal ke atas termasuk salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Sebelumnya kita telah membahas contoh gerak lurus berubah beraturan yang lain yaitu gerak jatuh bebas. Pada dasarnya gerak vertikal ke atas dan gerak jatuh bebas memiliki prinsip dasar yang sama, hanya saja karena ada sifat khusus yang menjadi ciri khas masing-masing gerak, maka ada beberapa perbedaan dalam penggunaan rumus dan besarannya. Salah satu perbedaan yang bisa kita lihat dengan jelas antara kedua jenis gerak tersebut adalah arah geraknya.

Definisi Gerak Vertikal ke Atas

Sesuai dengan namanya, gerak vertikal ke atas adalah gerak benda dengan lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal. Idealnya, agar dapat bergerak ke atas, maka benda harus memiliki kecepatan awal. Jadi, gerak vertikal ke atas merupakan gerak benda dengan kecepatan awal tertentu.

Kecepatan benda yang bergerak vertikal ke atas berubah secara teratur. Perubahan tersebut berupa penurunan kecepatan akibat pengaruh gaya gravitasi. Karena arah gerak melawan arah gaya gravitasi bumi, maka benda yang bergerak vertikal ke atas memiliki percepatan negatif atau perlambatan sebesar percepatan gravitasi (a = -g).

Pada gerak vertikal ke atas, konsep dasar yang harus kita ingat adalah kecepatan benda pada titik tertinggi adalah nol. Dengan kata lain, ketika benda mencapai ketinggian maksimum, maka benda akan diam sesaat sebelum akhirnya jatuh kembali. Konsep ini merupakan kunci penting dalam menganalisis soal-soal gerak vertikal dan gerak parabola.

Setelah mencapai ketinggian maksimum, benda akan kembali bergerak ke bawah (ke tanah). Dalam tahap ini, gerak benda merupakan gerak jatuh bebas. Dengan begitu, konsep dan rumus gerak jatuh bebas bisa kita gunakan. Ingat, kecepatan awal pada gerak jatuh bebas adalah nol.

Konsep lain yang tidak kalah penting pada gerak vertikal ke atas adalah waktu tempuh. Pada gerak vertikal ke atas, waktu yang digunakan untuk mencapai titik tertinggi akan sama dengan waktu yang digunakan untuk kembali ke tanah (dengan catatan, titik awal gerak adalah tanah). Jadi, waktu yang dihabiskan benda untuk melayang di udara adalah dua kali waktu yang digunakannya untuk mencapai titik tertinggi.

Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Atas

Sebagaimana yang telah disebutkan di atas, bahwa gerak vertikal ke atas biasanya akan menjadi gerak jatuh bebas setelah benda mencapai ketinggian maksimum. Jadi, kalau kita lihat secara keseluruhan dari awal benda bergerak hingga kembali ke posisinya, maka ada dua jenis gerak yaitu gerak vertikal ke atas dan gerak jatuh bebas.

Ciri-ciri dan rumus gerak jatuh bebas telah kita bahas pada artikel sebelumnya. Pada kesempatan ini kita hanya akan melihat ciri-ciri gerak vertikal ke atas sampai mencapai ketinggian maksimum. Karena benda bergerak dalam arah vertikal dan mencapai ketinggian maksiumum, maka perpindahan benda sama dengan ketinggiannya.

Dalam hal perpindahan kita harus memperhatikan perbedaan antara gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke atas. Kalau pada gerak jatuh bebas, ketinggian dihitung dari titik atas (titik awal benda dijatuhkan) sedangkan pada gerak vertikal ke atas, ketinggian dihitung dari bawah (titik awal benda bergerak ke atas). Jadi, pada gerak vertikal ke atas, ketinggian (h) yang digunakan untuk menyatakan perpindahan diukur sebagaimana umumnya.

Suatu benda dikatakan bergerak vertikal ke atas jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda bergerak dengan lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal
2. Benda bergerak dari titik terendah ke titik tertinggi
3. Kecepatan benda berubah secara teratur (semakin menurun)
4. Kecepatan benda pada titik tertinggi (ketinggian maksimum) sama degan nol
5. Benda mengalami perlambatan (a = -g)

Sama seperti gerak jatuh bebas, pada gerak vertikal ke atas juga berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Energi mekanik di setiap titik sepanjang lintasannya akan sama besar. Energi kinetik terbesar berada pada titik terendah sedangkan energi kinetik tertinggi berada pada titik tertinggi.

Rumus Dasar Gerak Vertikal ke Atas

Karena gerak vertikal ke atas merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasar gerak vertikal ke atas sama dengan rumus dasar GLBB. Hanya saja karena percepatan dan perpindahan dinyatakan dalam besaran yang berbeda, maka ada perubahan simbol seperti berikut :

Rumus Utama GLBB

vt = vo ± a.t vt2 = vo2 ± 2.a.s s = vo.t ± ½.a.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
s = perpindahan (m)
a = percepatan (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Rumus Utama GVA

vt = vo − g.t vt2 = vo2 − 2.g.h h = vo.t − ½.g.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Perhatikan kedua rumus utama di atas. Perhatikan bahwa pada gerak vertikal ke atas (GVA), percepatannya bernilai negatif sehingga tidak ada tanda plus minus (±) seperti pada GLBB. Kemudian perhatikan pula simbol besaran yang berbeda. Meski berbeda simbol, pada dasarnya simbol tersebut digunakan untuk menyatakan besaran yang sama.

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Jatuh Bebas

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Jatuh Bebas

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Pada artikel sebelumnya kita telah membahas tentang pengertian, ciri-ciri, dan rumus umum gerak lurus berubah beraturan. Kali ini kita akan membahas tentang gerak jatuh bebas yang merupakan salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Secara umum, gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal terdiri dari tiga jenis yaitu gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak vertikal ke atas. Pada prinsipnya, gerak jatuh bebas sama saja dengan gerak vertikal ke bawah namun ada sedikit perbedaan yang membuat gerak jatuh bebas jadi lebih mudah dianalisis.

Definisi Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal nol dan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi (a = g). Dengan kata lain, gerak jatuh bebas adalah gerak benda dalam arah vertikal tanpa kecepatan awal.

Gerak jatuh bebas dapat terjadi karena pengaruh gaya gravitasi misalnya buah yang jatuh dari pohonnya, atau bisa juga karena kegiatan manusia misalnya bola dijatuhkan dari suatu gedung dengan ketinggian tertentu tanpa diberi kecepatan awal.

Berbicara mengenai gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal tidak terlepas dari adanya gaya gravitasi. Perubahan kecepatan yang dialami benda ketika jatuh bebas terjadi karena adanya perngaruh gravitasi bumi. Benda yang jatuh akan bergerak semakin cepat dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum sesaat sebelum menyentuh bumi.

Konsep dasar yang harus kita ingat pada gerak jatuh bebas adalah benda yang bergerak jatuh bebas akan mengalami percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Pertambahan kecepatan tersebut terjadi karena gerak benda searah dengan gaya gravitasi bumi. Jadi, percepatan pada gerak jatuh bebas selalu bernilai positif yaitu sebesar percepatan gravitasi (a = g = 9,8 m/s²).

Sebenarnya ketika benda bergerak jatuh bebas, ada gaya gesekan antara benda dengan udara dan gaya tersebut seharusnya menghambat pergerakan benda. Sehingga gaya gesekan tersebut berlawanan arah dengan gaya gravitasi yang dialami benda. Akan tetapi, dalam kinematika gerak lurus, biasanya gaya gesekan tersebut diabaikan, sehingga gerak benda hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi.

Ciri-ciri Gerak Jatuh Bebas 

Selain percepatan, kita juga harus memperhatikan lintasan benda. Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak dalam arah vertikal, maka perpindahan benda juga terjadi dalam arah vertikal sehingga perpindahan benda lebih sering disimbolkan dengan h atau ketinggian.

Akan tetapi perlu diingat bahwa gerak jatuh bebas dimulai dari ketinggian tertentu ke permukaan yang lebih rendah atau permukaan tanah. Jadi, ketinggian (h) yang digunakan untuk menyatakan perpindahan benda dihitung dari atas atau dari ketinggian awal ketika benda jatuh bukan dari bawah seperti menghitung ketinggian pada umumnya.

Suatu benda akan dikatakn bergerak jatuh bebas jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda jatuh dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah
2. Gerak benda dalam arah vertikal dan lintasan berupa garis lurus
3. Kecepatan awal benda sama dengan nol (v_o = 0)
4. Perpindahan benda dalam arah vertikal
5. Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi (a = +g)

Pada gerak jatuh bebas, berlaku hukum kekekalan energi mekanik sehingga energi mekanik di titik tertinggi (titik awal jatuh) akan sama dengan energi mekanik benda di titik terendah. Prinsip kekekalan energi mekanik ini biasanya dapat kita manfaatkan untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan kinematika gerak lurus dan usaha.

Pada poin ketiga ciri-ciri gerak jatuh bebas dinyatakan bahwa kecepatan awal benda sama dengan nol. Lalu bagaimana jika kecepatan benda tidak sama dengan nol? Jika kecepatan awal benda tidak sama dengan nol maka gerak tersebut bukan tergolong gerak jatuh bebas melainkan gerak vertikal ke bawah. Tapi, gerak jatuh bebas bisa juga kita sebut sebagai gerak vertikal ke bawah karena sama-sama bergerak ke bawah dalam arah vertikal.

Rumus Umum Gerak Jatuh Bebas 

Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasar gerak jatuh bebas sama dengan rumus dasar GLBB. Hanya saja karena percepatan dan perpindahan dinyatakan dalam besaran yang berbeda, maka ada perubahan simbol seperti berikut :

Rumus Utama GLBB

vt = vo ± a.t vt2 = vo2 ± 2.a.s s = vo.t ± ½.a.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
s = perpindahan (m)
a = percepatan (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Rumus Utama GJB

vt = vo + g.t vt2 = vo2 + 2.g.h h = vo.t + ½.g.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu tempuh (s)

Perhatikan kedua rumus utama di atas. Perhatikan bahwa pada gerak jatuh bebas (GJB), percepatannya selalu positif sehingga tidak ada tanda plus minus (±) seperti pada GLBB. Kemudian perhatikan pula simbol besaran yang berbeda. Meski berbesa simbol, pada dasarnya simbol tersebut digunakan untuk besaran yang sama.

Selanjutnya yang harus kita perhatikan, karena pada gerak jatuh bebas tidak ada kecepatan awal, maka kecepatan awalnya sama dengan nol sehingga rumus utama gerak jatuh bebas bisa disederhanakan lagi menjadi :

vt = g.t vt2 = 2.g.h h = ½.g.t2

Dari rumus v_t² = 2.g.h, maka diperoleh rumus menghitung kecepatan setelah t detik yang sering digunakan dalam menyelesaikan soal gerak jatuh bebas yaitu :

vt = √2.g.h

Rumus gerak jatu bebas yang ketiga (h = ½.g.t²), biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian atau kedalaman jurang. Biasanya untuk menghitung kedalaman jurang, kita bisa menjatuhkan suatu benda kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk sampai ke dasar jurang. Tentu saja kita harus menggunakan benda tertentu yang bisa memberi tanda bahwa benda tersebut telah menyentuh tanah misalnya adanya bunyi dan sebagainya.

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus GLBB Gerak Lurus Berubah Beraturan

Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus GLBB Gerak Lurus Berubah Beraturan

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) merupakan salah satu subtopik dari kinematika gerak lurus yang banyak diaplikasikan. GLBB termasuk jenis gerak lurus yang banyak kita temukan dalam kehidupan sehai-hari sehingga lebih mudah untuk dipahami. Selain itu, konsep gerak lurus berubah beraturan juga sering digunakan dalam topik fisika yang lain seperti usaha, energi, momentum, dan sebagainya.

Hal itulah yang membuat gerak lurus berubah beraturan menjadi topik penting yang harus kita pahami karena jika tidak menguasai konsep GLBB maka kita akan mengalami kesulitan di beberapa topik lanjutan yang berhubungan. Misalnya saja saat menentukan energi kinetik suatu benda yang bergerak GLBB. Jika kita tidak tahu rumus menentukan kecepatan akhir benda, maka kita tidak bisa menentukan enegi kinetik akhirnya.

Definisi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Sesuai dengan namanya, gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak pada lintasan berupa garis lurus yang kecepatannya berubah secara teratur. Kecepatan benda dapat berubah secara teratur karena benda mengalami percepatan atau perlambatan yang konstan atau tetap. Jadi, gerak lurus berubah beraturan juga dapat diartikan sebagai gerak lurus yang percepatannya tetap.

Percepatan merupakan besaran yang menyatakan perubahan kecepatan per satuan waktu dan biasa disimbolkan dengan huruf a. Jadi, secara matematis besar percepatan suatu benda dapat ditulis sebagai berikut :

a = Δv  = dv Δt dt

Keterangan :
a = percepatan benda (m/s²)
Δv = v_t - v_o = perubahan kecepatan benda (m/s)
Δt = perubahan waktu (s)

Meskipun dinamakan percepatan, akan tetapi percepatan tidak hanya menyatakan kenaikan kecepatan. Karena percepatan digunakan untuk menyatakan perubahan kecepatan, maka bisa saja kecepatannya naik atau turun. Berdasarkan kenyataan tersebut, maka umumnya percepatan terdiri dari dua jenis yaitu percepatan positif dan percepatan negatif.

Percepatan bernilai positif jika percepatan tersebut menyebabkan kecepatan meningkat. Dalam hal ini, percepatan berfungsi sesuai dengan namannya yaitu mempercepat. Sedangkan percepatan negatif merupakan percepatan yang bernilai negatif yaitu percepatan yang menyebabkan kecepatan benda menurun. Dalam hal ini, percepatan negatif seringjuga disebut perlambatan.

Ciri-ciri Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Suatu benda dikatakan bergerak lurus berubah beraturan jika menunjukkan ciri-ciri sebagai berikut :

1. Lintasan berupa garis lurus atau lintasan yang masih bisa dianggap lurus
2. Kecepatan benda berubah secara teratur (naik atau turun)
3. Benda mengalami percepatan tetap (a = konstan)
4. Grafik v-vs-t miring ke atas atau ke bawah

Adakalanya dalam soal tidak disebutkan percepatan atau perlambatan dan hanya diketahui kecepatan awalnya saja. Dalam hal ini kita harus jeli dalam mengelompokkan jenis gerak benda apakah termasuk GLBB atau GLB.

Beberapa contoh GLBB yang sering muncul dalam soal dan tidak pernah menunjukkan keterangan tentang ciri-ciri di atas adalah gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas, gerak vertikal ke bawah, gerak parabola pada bagian sumbu y dan sebagainya.

Pada kasus gerak benda jatuh bebas atau gerak vertikal, kita harus langsung tahu bahwa gerak tersebut merupakan gerak lurus berubah beraturan karena gerak benda dipengaruhi oleh percepatan gravitasi yang berfungsi menaikkan atau menurunkan kecepatan benda.

Jadi, kalaupun ciri-ciri gerak lurus berubah beraturan tidak dideskripsikan secara eksplisit di dalam soal, kita harus sudah tahu mengelompokkannya. Cara termudah untuk memahaminya yaitu lihat kata kunci yang mengarah pada ciri-ciri GLBB misalnya 'berhenti', 'kecepatan akhir', 'percepatan gravitasi', 'ketinggian maksimum', 'kecepatan setelah t detik' dan sebagainya.

Rumus Umum Gerak Lurus Berubah Beraturan GLBB 

Pada GLBB ada tiga rumus utama yang harus kita ingat dan pahami. Ketiga rumus ini sangat berguna karena seringkali digunakan dalam soal-soal lanjutan misalnya tentang momentum, daya, usaha, energi, dan sebagainya. Berikut rumus utama GLBB :

vt = vo ± a.t vt2 = vo2 ± 2.a.s s = vo.t ± ½.a.t2

Dengan :
v_t = kecepatan setelah t detik (m/s)
v_o = kecepatan mula-mula (m/s)
a = percepatan/perlambatan (m/s²)
s = perpindahan benda (m)
t = waktu tempuh (s)

Keterangan :
Tanda ± disesuaikan dengan percepatannya. Jika percepatan negatif dan kecepatan benda turun, maka gunakan tanda kurang (-). Sebaliknya, jika percepatan positif dan kecepatan benda naik, maka gunakan tanda tambah (+).

Jika kita analisi berdasarkan rumus yang pertama, maka jelas terlihat bahwa jika benda mengalami percepatan negatif (perlambatan), maka kecepatan pada detik ke-t atau kecepatan akhir benda akan lebih kecil dari kecepatan awalnya. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan, maka kecepatan pada detik ke-t pasti akan lebih besar dari kecepatan awalnya. 

Bentuk Grafik v-vs-t GLBB 

Grafik v-vs-t berbentuk seperti trapesium atau segitiga karena kecepatannya berubah. Berikut bentuk grafik GLBB untuk benda dipercepat dan diperlambat.

Dari gambar di atas jelas terlihat bahwa kecepatan benda naik atau turun secara teratur tiap satuan waktu sehingga pada contoh di atas, grafiknya berbentuk seperti trapesium. Dari grafik di atas, kita bisa menentukan besar perpindahan benda dengan rumus berikut :

s = luas grafik = luas trapesium

Kumpulan Rumus Lengkap Kinematika Gerak Lurus

Kumpulan Rumus Lengkap Kinematika Gerak Lurus

BAHAN BELAJAR FISIKA GLB GLBB KUMPULAN RUMUS

Kinematika gerak lurus merupakan salah satu materi fisika yang menarik karena sangat dekat dengan kehidupan sehari-hari. Dengan adanya rumus kinematika gerak lurus, kita dapat menganalisis berbagai fenomena dalam kehidupan yang berhubungan dengan gerak lurus. Kita dapat memperhitungkan kecepatan yang dibutuhkan agar sampai di tujuan tepat waktu, menghitung kedalaman jurang, dan sebagainya. Selain itu, rumus-rumus gerak lurus juga banyak digunakan dalam materi fisika lainnya seperti usaha, momentum, dan sebagainya.

Besaran Dalam Gerak Lurus

Dalam gerak lurus, dikenal beberapa besaran yang umum digunakan, yaitu :

1. Jarak tempuh
   
   Jarak tempuh atau lintasan merupakan panjang lintasan yang ditempuh oleh benda. Biasanya dilambangkan dengan huruf s atau x. Jarak merupakan besaran skalar.
   
   
2. Perpindahan
   Perpindahan merupakan besar perubahan posisi benda yang diukur dari posisi awal ke posisi akhir. Perpindahan biasa dilambangkan dengan huruf s atau x. Perpindahan merupakan besaran vektor.
   
   
3. Kelajuan
   Kelajuan adalah jarak yang ditempuh oleh benda dalam setiap satuan waktu. Biasa dilambangkan dengan huruf v. Kelajuan merupakan besaran skalar.
   
   
4. Kecepatan
   Kecepatan merupakan besaran vektor. Kecepatan menyatakan seberapa besar perpindahan benda setiap satu satuan waktu dan biasa disimbolkan dengan huruf v.
   
   
5. Percepatan
   Percepatan merupakan perubahan kecepatan dalam setiapa satuan waktu. Percepatan merupakan besaran yang menyebabkan kecepatan berubah menjadi lebih besar. Percepatan muncul akibat gaya yang mendukung gerak benda.
   
   
6. Perlambatan
   Perlambatan merupakan perubahan kecepatan dalam setiapa satuan waktu. Perlambatan merupakan besaran yang menyebabkan kecepatan berubah menjadi lebih kecil. Perlambatan muncul akibat ada gaya yang menghambat gerak benda.
   
   
7. Percepatan gravitasi
   Percepatan gravitasi merupakan percepatan yang dialami benda ketika benda bergerak vertikal ke atas atau ke bawah.
   
   
8. Waktu
   Waktu merupakan besaran skalar yang menyatakan seberapa lama suatu benda bergerak atau berpindah posisi. Waktu biasanya disimbolkan dengan huruf t.
   
   
9. Ketinggian
   Ketinggian merupakan jarak tempuh atau perpindahan yang dicapai benda ketika benda bergerak vertikal. Ketinggian umumnya disimbolkan dengan huruf h.

Gerak Lurus Beraturan  (GLB)

Rumus Kelajuan

v = s t

Keterangan :
v = kelajuan benda (m/s)
s = jarak tempuh (m)
t = waktu tempuh (s)

Rumus Kecepatan

v = s t

Keterangan :
v = kecepatan benda (m/s)
s = perpindahan (m)
t = waktu (s)

Read more : Ciri-ciri dan Bentuk Grafik GLB.

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Rumus Dasar :

vt = vo ± at

vt2 = vo2 ± 2as

s =  vo.t ± ½at2

Keterangan :
v_t  = kecepatan benda pada detik ke-t (m/s)
v_o  = kecepatan awal benda (m/s)
s = perpindahan (m)
t = waktu tempuh (s)
a = percepatan benda (m/s²)

Read more : Ciri-ciri & Grafik Gerak Lurus Berubah Beraturan.

Gerak Jatuh Bebas

Rumus Kecepatan :

vt = g.t

vt2 = 2g.h

Rumus Ketinggian :

h = ½g.t2

Keterangan :
v_t = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = perpindahan atau ketinggian diukur dari titik jatuh (m)
t = waktu tempuh (s)

Read more : Pengertian dan Ciri-ciri Gerak Jatuh Bebas.

Gerak Vertikal ke Bawah

Rumus Kecepatan :

vt = vo + g.t

vt2 = vo2 + 2gh

Rumus Ketinggian :

h = vo.t ± ½g.t2

Keterangan :
v_t = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = perpindahan atau ketinggian diukur dari titik lempar atas (m)
t = waktu tempuh (s)

Read more : Definisi dan Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Bawah.

Gerak Vertikal ke Atas

Rumus Kecepatan :

vt = vo - g.t

vt2 = vo2 - 2gh

Rumus Ketinggian :

h = vo.t - ½g.t2

Keterangan :
v_t = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = perpindahan atau ketinggian diukur dari titik lempar bawah (m)
t = waktu tempuh (s)

Read more : Definisi dan Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Atas.

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Vertikal GLBB 2

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Vertikal GLBB 2

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Bola A terletak pada ketinggian 60 m vertikal di atas bola B. Pada saat yang bersamaan, A dilepas dan B dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan 20 m/s. Bola A dan bola B bertemu pada saat ....

   Laju kedua bola sama Bola B turun Dua detik setelah A dilepas Limabelas meter di atas posisi B mula-mula

   
   
   Pembahasan :
   Gerak vertikal (gerak vertikal ke atas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak jatuh bebas) merupakan tiga contoh gerak lurus berubah beraturan yang mengalami percepatan atau perlambatan sebesar percepatan gravitasi.
   
   Untuk menjawab soal ini, berikut kami rangkum beberapa konsep yang harus kita perhatikan, yaitu :
   

   • Kecepatan awal pada gerak jatuh bebas sama dengan nol
   • Kecepatan benda pada titik tertinggi sama dengan nol
   • Saat dilempar ke atas, benda mengalami perlambatan (a = -g)
   • Saat jatuh bebas, benda mengalami percepatan (a = +g)
   • Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk turun.
   • Jika tidak ada gesekan udara, maka massa benda tidak mempengaruhi kecepatan benda. 

   
   Pada soal di atas, kita harus meninjau 4 pernyataan yang diberikan untuk mencari pernyataan yang paling tepat. Bola A dan B akan bertemu saat jumlah jarak yang ditempuh oleh A dan B sama dengan 60 m. Dengan kata lain, jarak yang ditempuh A ditambah jarak yang ditempuh B sama dengan 60 meter. Nah, berdasarkan prinsip tersebut, maka secara matematis kita peroleh persamaan berikut :
   

   ha + hb = 60

   
   Dengan :
   h_b = tinggi atau jarak yang dicapai bola B
   h_a = tinggi atau jarak yang ditempuh bola A
   
   Kita sudah punya satu persamaan yang menjadi acuan untuk menyelesaikan soal ini. Selanjutnya, yang harus kita ketahui terlebih dahulu adalah nilai h_a dan h_b.
   
   Untuk Bola A
   Dik : v_oa = 0 ; a = g = 10 m/s².
   
   Berdasarkan prinsip GLBB, jarak yang ditempuh oleh bola A dapat dihitung dengan rumus berikut ini :
   

   ha =  voa.t + ½gt2

   
   Dengan :
   h_a = tinggi atau jarak yang ditempuh bola A (m)
   v_oa = kecepatan awal bola A (m/s)
   g = percepatan gravitasi (m/s²)
   t = waktu (s)
   
   Dengan rumus tersebut, kita peroleh :
   ⇒ h_a =  v_oa.t + ½at²
   ⇒ h_a =  0.(t) + ½(10)t²
   ⇒ h_a = 5t² .....(1)
   
   Untuk Bola B
   Dik : v_ob = 20 m/s ; a = -g = -10 m/s².
   
   Dengan rumus yang sama seperti pada bola A, maka kita peroleh :
   ⇒ h_a =  v_oa.t + ½at²
   ⇒ h_a =  20.(t) + ½(-10)t²
   ⇒ h_a = 20t - 5t² .....(2)
   
   Selanjutnya, substitusi persamaan (1) dan (2) ke rumus hubungan jarak sebagai berikut :
   ⇒ h_a + h_b = 60
   ⇒ 5t² + 20t - 5t² = 60
   ⇒ 20t = 60
   ⇒ t = 3 sekon
   Jadi, bola A dan B akan bertemu pada detik ke-3 atau setelah bergerak selama 3 detik.
   
   Kita sudah punya jawaban yang pasti untuk soal di atas, sekarang mari kita tinjau pernyataan pada soal satu persatu :
   
   Pernyataan Pertama (1)
   Dengan substitusi nilai t = 3s, maka kita akan mengetahui apakah kecepatan A dan B saat itu sama.
   ⇒ v_a = v_b
   ⇒ v_oa + at = v_ob + at
   ⇒ 0 + 10(3) = 20 + (-10)(3)
   ⇒ 30 = 20 - 30
   ⇒ 30 = -10
   (Salah)
   
   Pernyataan Kedua (2)
   Dari perhitungan pernyataan pertama kita ketahui bahwa kecepatan bola B berharga negatif yaitu -10 m/s. Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gerak bola B pada detik ketiga berlawanan arah dengan arah kecepatan awalnya. Dengan kata lain, bola B sedang bergerak turun kembali. Dengan demikian pernyataan kedua benar.
   (Benar)
   
   Pernyataan Ketiga (3)
   Bola A dan B bertemu pada saat 3 detik setelah kedua bola itu bergerak, itu artinya bukan pada saat 2 detik setelah A dilepas.
   (Salah)
   
   Pernyataan Keempat (4)
   Pada saat t = 3s, posisi bola B adalah :
   ⇒ h_b =  v_ob.t + ½at²
   ⇒ h_b =  20(3) + ½(-10)(3)²
   ⇒ h_b = 60 - 45
   ⇒ h_b = 15 meter dari posisi awal B
   (Benar)
   
   Dengan demikian, pernyataan yang benar adalah 2 dan 4 (Opsi C). Tips : kalau penyataan 1 salah dan pernyataan 2 benar, maka pernyataan 4 pasti benar.
   

   Jawaban : C

   
   

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Lurus Berubah Beraturan 1

Pembahasan Soal SBMPTN Gerak Lurus Berubah Beraturan 1

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB PEMBAHASAN SBMPTN FISIKA

1. Sebuah mobil mula-mula diam. Kemudian mobil tersebut dihidupkan dan mobil bergerak dengan percepatan tetap 2 m/s². Setelah mobil bergerak selama 10 detik mesinnya dimatikan. Mobil mengalami perlambatan tetap dan berhenti 10 detik kemudian. Jarak yang masih ditempuh mobil dari saat mesin dimatikan sampai berhenti adalah .....

   A. 210 m	D. 100 m
   B. 200 m	E. 20 m
   C. 195 m

   
   Pembahasan :
   Untuk mengerjakan soal di atas, yang perlu kita pahami adalah alur cerita atau proses pergerakkan mobil. Berdasarkan cerita di atas, maka ada dua keadaan yang bisa kita kaji yaitu :
   

   • Mobil mula-mula diam kemudian bergerak dan dipercepat
   • Mobil diperlambat hingga berhenti

   
   Karena pada soal diketahui percepatan tetap, maka pergerakan mobil merupakan gerak lurus berubah beraturan. Sekarang mari kita tinjau satu-persatu keadaan yang telah kita sebutkan di atas :
   
   

   Menentukan Jarak Tempuh Benda

   Keadaan Pertama
   Dik : vo = 0; a = 2 m/s², dan t = 10 s.
   
   Karena setelah 10 detik bergerak mesin mobil dimatikan, maka kita perlu mengetahui berapa kecepatan mobil pada detik ke-10 sejak mobil tersebut dipercepat. Berdasarkan konsep GLBB, maka kecepatan pada detik ke-10 dapat kita hitung dengan rumus berikut :
   

   vt = vo + a.t

   
   Dengan :
   vt = kecepatan benda pada detik ke-t (m/s)
   vo = kecepatan awal benda (m/s)
   a = percepatan benda (m/s²)
   t = waktu (s)
   
   Dengan rumus di atas, maka kita peroleh :
   ⇒ v_t = v_o + a.t
   ⇒ v_t = 0 + 2.(10)
   ⇒ v_t = 20 m/s
   
   Keadaan Kedua
   Dik : vo = 20 m/s; t = 10 s; dan v_t = 0.
   
   Karena mobil diperlambat setelah 10 detik, maka kecepatan pada detik ke-10 (yang telah kita hitung di atas) merupakan kecepatan awal untuk keadaan kedua. Dan karena mobil diperlambat hingga berhenti, maka kecepatan akhir untuk keadaan kedua ini adalah nol.
   
   Langkah selanjutnya yang dapat kita lakukan untuk menyelesaikan soal adalah mencari besar perlambatannya. Nah, karena kecepatan awal, kecepatan akhir, dan waktu sudah diketahui, maka besar perlambatan yang dialami mobil dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   a = Δv Δt

   
   Dengan :
   a = percepatan/perlambatan (m/s²)
   Δv = selisih kecepatan (m/s)
   Δt = selisih waktu (s)
   
   Dengan rumus tersebut kita peroleh :
   

   ⇒ a =	0 - 20
   	10

   ⇒ a =	-20
   	10

   ⇒ a = -2 m/s².
   Tanda negatif menunjukkan perlambatan.
   
   Nah, selanjutnya kita kembali pada soal utama yaitu menentukan jarak tempuh yang ditempuh mobil sejak mesinnya dimatikan. Itu artinya kita hanya mencari jarak tempuh pada keadaan kedua saja. Untuk menentukan jarak tempuh pada GLBB, maka ada dua rumus yang dapat kita gunakan disesuaikan dengan kebutuhan, yaitu :
   

   vt2 = vo2 + 2a.s

   s = vo.t + ½a.t2

   
   

   Dengan :
   vt = kecepatan benda pada detik ke-t (m/s)
   vo = kecepatan awal benda (m/s)
   a = percepatan benda (m/s²)
   t = waktu (s)

   
   Dengan rumus pertama :
   ⇒ v_t² = v_o² + 2a.s
   ⇒ (0)² = (20)² + 2(-2).s
   ⇒ 0 = 400 - 4s
   ⇒ 4s = 400
   ⇒ s = 100 m
   
   Dengan rumus kedua :
   ⇒ s = v_o.t + ½a.t²
   ⇒ s = (20)(10) + ½(-2).(10)²
   ⇒ s = 200 - 100
   ⇒ s = 100 m.
   
   Rumus mana yangdigunakan itu terserah kepada kita karena besaran-besaran yang diperlukan sudah diketahui nilainya yang penting hasil akhirnya sama.
   

   Jawaban : D

   
   

KUMPULAN MODEL SOAL SBMPTN KINEMATIKA GERAK LURUS

KUMPULAN MODEL SOAL SBMPTN KINEMATIKA GERAK LURUS

BAHAN BELAJAR FISIKA GLBB SOAL SBMPTN

1. Sebuah mobil melaju lurus sejauh 150 km ke utara selama 3 jam kemudian mobil tersebut bergerak lurus sejauh 50 km ke arah selatan selama 2 jam. Kecepatan rata-rata mobil itu dalam perjalanannya adalah ....

   A. 100 km/jam ke utara

   B. 40 km/jam ke utara

   C. 40 km/jam ke selatan

   D. 20 km/jam ke utara

   E. 20 km/jam ke selatan

   
   
2. Suatu benda dilempar vertikal ke atas dari permukaan bumi dengan kecepatan awal Vo m/s. Percepatan gravitasi g dan tinggi yang dicapai h. Jika benda tersebut dilempar vertikal ke atas di permukaan planet dengan kecepatan awal 2Vo dan percepatan gravitasi di planet tersebut 2g, maka tinggi maksimum yang dicapai benda saat dilempar di planet adalah ....

   A. 4h	D. ½h
   B. 2h	E. ¼h
   C. h

   
   
3. Bila sebuah benda berada dalam keadaan seimbang, maka sudah dapat dipastikan bahwa benda tersebut .....

   A. Bergerak lurus berubah beraturan

   B. Tidak mengalami percepatan

   C. Bergerak lurus beraturan

   D. Dalam keadaan diam

   E. Tidak dikenai gaya

   
   
4. Seorang pria mengendarai mobil dengan kecepatan 90 km/jam tiba-tiba melihat seorang anak kecil di tengah jalan pada jarak 200 m di depannya. Jika mobil direm dengan perlambatan maksimum sebesar 1,25 m/s², maka terjadi peristiwa ....

   Mobil tepat akan berhenti di depan anak itu Mobil berhenti sewaktu menabrak anak itu Mobil berhenti setelah menabrak anak itu Mobil behenti jauh di depan anak itu Mobil langsung berhenti

   
   
5. Benda jatuh bebas adalah benda yang memiliki :
   1. Kecepatan awal nol
   2. Percepatan = percepatan gravitasi
   3. Arah percepatan tergantung pada massa benda
   4. Besar percepatan tergantung pada massa benda
   Pernyataan di atas yang benar ditunjukkan oleh nomor ....

   A. 2, 3 dan 4	D. 1, 3 dan 4
   B. 1, 2 dan 3	E. 2 dan 4
   C. 1, 2, 3, dan 4

   
   

   
   
   
6. Sebuah mobil bergerak lurus dengan grafik kecepatan terhadap waktu seperti pada gambar di atas. Pada interval waktu antara 10 hingga 12 detik, mobil bergerak lurus .....

   dipercepat dengan pecepatan 10 m/s2 dipercepat dengan percepatan 10 m/s2 diperlambat dengan perlambatan 10 m/s2 diperlambat dengan perlambatan 5 m/s2 beraturan dengan kecepatan tetap 10 m/s

   
   
7. Setelah menempuh jarak sejauh 75 m, kecepatan suatu benda yang mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s. Benda tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh ....

   A. 50 m	D. 20 m
   B. 30 m	E. 15 m
   C. 25 m

   
   
8. Seorang pemain sepak bola melempar bola vertikal ke bawah dari atap rumahnya dengan kecepatan awal 5 m/s. Ia mendengar bunyi bola mengenai tanah setelah 1,5 sekon. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s², maka tinggi atap rumah itu adalah ....

   A. 30 m	D. 11,25 m
   B. 26,5 m	E. 7,5 m
   C. 18,75 m

   
   
9. Suatu benda dilempar vertikal ke bawah dari tepi sebuah jurang dengan kecepatan 4 m/s dan tiba di dasar jurang dalam waktu 3 sekon. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², maka kedalaman jurang tersebut adalah ....

   A. 65 m	D. 33 m
   B. 57 m	E. 27 m
   C. 53 m

   
   
10. Seorang anak melempar batu vertikal ke atas dengan kecepatan 40 m/s. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka kedudukan batu setelah 6 sekon adalah ....

    A. Sedang bergerak turun

    B. Sedang bergerak naik

    C. Berhenti sesaat

    D. Tiba di tanah

    E. Tidak dapat ditentukan