K3 Kelas X FISIKA GLB DAN GLBB TUJUAN PEMBELAJARAN Seelah mempelajari maeri ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan beriku.. Memahami konsep gerak lurus berauran dan gerak lurus berubah berauran.. Menganalisis besaran-besaran fisika pada gerak lurus berauran dan gerak lurus berubah berauran. 3. Memecahkan masalah yang berkaian dengan gerak lurus berauran dan gerak lurus berubah berauran. A. GERAK LURUS BERATURAN (GLB) Suau benda dikaakan melakukan gerak lurus berauran (GLB) jika linasannya berbenuk garis lurus dan kecepaannya eap (konsan). Oleh karena kecepaannya eap, maka dapa dikeahui bahwa percepaan benda sama dengan nol. Jarak yang diempuh benda dengan gerak lurus berauran dirumuskan sebagai beriku. Keerangan: S = v S = jarak yang diempuh benda (m); v = kecepaan benda (m/s); dan = selang waku yang diempuh benda (s). Grafik kecepaan erhadap waku aau grafik v- pada gerak lurus berauran dapa digambarkan sebagai garis lurus yang sejajar sumbu sebagai beriku.
v (m/s) v Jarak = S = luas daerah di bawah grafik (s) Grafik jarak erhadap waku aau grafik S- pada gerak lurus berauran dapa digambarkan sebagai beriku. S (m) (s) Grafik percepaan erhadap waku aau grafik a- pada gerak lurus berauran dapa digambarkan sebagai beriku. a (m/s ) Conoh Soal (s) Sebuah benda bergerak dengan kecepaan konsan 4 m/s. Tenukan jarak yang diempuh benda dalam waku 0 sekon! Dikeahui: v = 4 m/s = 0 sekon Dianya: s =?
Dijawab: Oleh karena benda bergerak dengan kecepaan konsan, maka benda melakukan gerak lurus berauran. Jarak yang diempuh benda dengan gerak lurus berauran dirumuskan sebagai beriku. S = v = 4.0 = 40 Jadi, jarak yang elah diempuh benda adalah 40 meer. Conoh Soal Perhaikan grafik v- beriku! v (m/s) 0 0 5 (s) Tenukan jarak yang elah diempuh benda berdasarkan grafik ersebu! Pada grafik v-, jarak yang elah diempuh benda diwakili oleh luas daerah di bawah grafik. Dengan demikian, diperoleh: S = luas daerah di bawah grafik = 5.0 = 50 m Jadi, jarak yang elah diempuh benda berdasarkan grafik ersebu adalah 50 meer. Conoh Soal 3 Sebuah benda bergerak dengan kecepaan eap 7 km/jam. Tenukan waku yang diperlukan benda unuk menempuh jarak 300 meer! 3
Dikeahui: v = 7 km/jam = 7..000 = 0 m/s 3.600 S = 300 m Dianya: =...? Dijawab: Oleh karena benda bergerak dengan kecepaan eap, maka benda melakukan gerak lurus berauran. Waku yang dibuuhkan benda unuk menempuh jarak erenu pada gerak lurus berauran dirumuskan sebagai beriku. S = v = 300 0 =5 s Jadi, waku yang diperlukan benda unuk menempuh jarak 300 meer adalah 5 sekon. Conoh Soal 4 Dua buah moor bergerak pada linasan lurus dan saling mendekai pada jarak 600 m. Jika moor perama bergerak dengan kecepaan eap m/s dan moor kedua bergerak konsan dengan kecepaan 8 m/s, kapan dan di mana kedua moor ersebu akan beremu? Dikeahui: kecepaan moor perama = v A = m/s kecepaan moor kedua = v B = 8 m/s S AB = 600 meer Dianya: kapan dan dimana keduanya akan beremu? Dijawab: Anggap kedua moor beremu di iik C dalam waku yang sama. 600 m A C B 4
Oleh karena keduanya bergerak dengan kecepaan eap, maka berlaku rumus gerak lurus berauran. SAC + SCB = SAB va + vb= sab +8 = 600 30 = 600 =0 s Subiusikan nilai = 0 ke rumusan S AC sehingga diperoleh: S AC = va =.0 = 40 m Jadi, kedua moor akan beremu seelah bergerak selama 0 sekon pada jarak 40 meer dari posisi awal moor perama. B. GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN (GLBB) Suau benda dikaakan melakukan gerak lurus berubah berauran jika linasannya berbenuk garis lurus dan kecepaannya selalu berubah secara eraur. Oleh karena kecepaannya selalu berubah secara eraur, maka dapa dikeahui bahwa percepaan benda selalu eap. a. Gerak Dipercepa Berauran Gerak dipercepa berauran merupakan gerak lurus berubah berauran yang kecepaannya berambah secara eraur, dengan kaa lain percepaannya eap. Percepaan merupakan urunan perama dari fungsi kecepaan erhadap waku. a= dv d Ini berari fungsi kecepaan juga dapa diperoleh dari fungsi percepaan, yaiu dengan meode inegrasi. v dv =a d dv = v0 0 a d 5
Berdasarkan meode ersebu, diperoleh persamaan beriku. v = v + a 0 S=v0 + a v = v + as 0 Keerangan: S = jarak yang diempuh benda (m); v = kecepaan pada waku (m/s); = kecepaan awal benda (m/s); a = percepaan (m/s²); dan = selang waku yang diempuh benda (s). Grafik v- pada gerak dipercepa berauran dapa digambarkan sebagai beriku. v (m/s) v (s) b. Gerak Diperlamba Berauran Gerak diperlamba berauran merupakan gerak lurus berubah berauran yang kecepaannya berkurang secara eraur. Grafik v- pada gerak diperlamba berauran dapa digambarkan sebagai beriku. v (m/s) v (s) 6
Persamaan-persamaan yang berlaku pada gerak diperlamba berauran hampir sama dengan gerak dipercepa berauran, hanya saja nilai percepaannya negaif (perlambaan). Perhaikan persamaan yang berlaku pada gerak diperlamba beriku ini! v = v 0 a S=v0 a v = v as 0 Keerangan: S = jarak yang diempuh benda (m); v = kecepaan pada waku (m/s); = kecepaan awal benda (m/s); a = perlambaan benda (m/s²); dan = selang waku yang diempuh benda (s). Conoh Soal 5 Sebuah pesawa Airbus sedang mendara dan mulai diperlamba pada kecepaan 60 m/s. Tenukan besar perlambaannya agar pesawa ersebu berheni pada jarak km! Dikeahui: = 60 m/s v = 0 (berheni) S = km =.000 meer Dianya: a =? Dijawab: Dengan menggunakan persamaan yang berlaku pada GLBB, diperoleh: v = v as 0 =60. a..000 3.600 =.000a 0 a =,8 m/s Jadi, agar pesawa ersebu berheni pada jarak km maka besar perlambaannya adalah,8 m/s². 7
Conoh Soal 6 Perhaikan grafik perjalanan benda beriku ini! v (m/s) 4 0 0 (s) 3 Berdasarkan grafik ersebu, enukan jarak yang elah diempuh benda selama 3 sekon! Dikeahui: = 0 m/s v = 4 m/s = 3 s Dianya: S =? Dijawab: Pada grafik v-, jarak yang elah diempuh benda diwakili oleh luas daerah di bawah grafik. Super "Solusi Quipper" Daerah di bawah grafik berbenuk rapesium sehingga jaraknya dapa dienukan dengan rumus luas rapesium. ( ) 0 +4 3 S = =5 m Jadi, jarak yang elah diempuh benda selama 3 sekon adalah 5 meer. 8
c. Gerak Verikal ke Aas Gerak verikal ke aas adalah gerak suau benda yang dilemparkan verikal ke aas dengan kecepaan awal erenu. Gerak verikal ke aas merupakan gerak lurus berubah berauran dengan keenuan-keenuan sebagai beriku.. Kecepaan benda beruru-uru diperlamba.. Arah kecepaan awal berlawanan dengan arah percepaan graviasi bumi. 3. Kecepaan di iik eringgi (puncak) adalah nol (v = 0). 4. Persamaan-persamaan yang berlaku anara lain sebagai beriku. v = v 0 g h=v0 g v = v gh 0 Keerangan: v = kecepaan pada waku (m/s); = kecepaan awal (m/s); g = percepaan graviasi (m/s²); h = keinggian yang dicapai (m); dan = selang waku yang diempuh (s). Conoh Soal 7 Sebuah benda dilempar verikal ke aas dengan kecepaan awal 30 m/s. Jika g = 0 m/s², enukanlah: a. waku unuk mencapai inggi maksimum; b. inggi maksimum yang dapa dicapai benda dari anah; dan c. kecepaan benda saa =,5 sekon! Dikeahui: = 30 m/s g = 0 m/s² Dianya: a. maks =? b. h maks =? c. v ( =,5 s) =? 9
Dijawab: a. Benda mencapai iik maksimum saa v = 0. Dengan demikian, diperoleh: v = v 0 g 0=30 0 maks =3 s maks maks Jadi, diperlukan waku 3 sekon unuk mencapai inggi maksimum. b. Unuk menenukan inggi maksimumnya, subsiusikan nilai maks yang diperoleh ke persamaan beriku. hmaks = v0maks gmaks =30 3.0 3 =90 45 =45 m ( ) ( ) Jadi, inggi maksimum yang dapa dicapai benda adalah 45 meer. c. Kecepaan benda saa =,5 s dapa dienukan sebagai beriku. v = v 0 g =30 0,5 =30 5 =5 m /s ( ) Jadi, kecepaan benda saa =,5 sekon adalah 5 m/s. d. Gerak Verikal ke Bawah Gerak verikal ke bawah adalah gerak suau benda yang dilemparkan verikal ke bawah pada keinggian erenu di aas permukaan bumi. Gerak verikal ke bawah merupakan gerak lurus berubah berauran dengan keenuan-keenuan sebagai beriku.. Kecepaan benda beruru-uru dipercepa.. Arah kecepaan awal sama dengan arah percepaan graviasi bumi. 3. Kecepaan awal benda jika jauh bebas adalah nol (v o = 0). 4. Persamaan-persamaan yang berlaku anara lain sebagai beriku. 0
v = v + 0 g h=v0 + g v = v + gh 0 Keerangan: v = kecepaan pada waku (m/s); = kecepaan awal (m/s); g = percepaan graviasi (m/s²); h = keinggian yang dicapai (m); dan = selang waku yang diempuh (s). Conoh Soal 8 Sebuah benda jauh bebas dari keinggian 45 meer. Jika g = 0 m/s², maka enukan: a. waku dan kecepaan benda sesaa sebelum menyenuh anah! b. keinggian benda erhadap anah saa = sekon! Dikeahui: h = 45 m g = 0 m/s² Dianya: a. dan v =? b. h =? Dijawab: a. Waku dan kecepaan benda sesaa sebelum menyenuh anah. h= v + 0 g 45 =0+ 0 =9 =3 s Subsiusikan nilai = 3 s ke rumus beriku. v = v0 + g =0+0.3 =30 m/s h h iik acuan h = 45 m
Jadi, waku yang diperlukan benda sesaa sebelum mencapai anah adalah 3 sekon dengan kecepaan 30 m/s. b. Keinggian benda erhadap anah saa = sekon. h = v0 + g =0+.0 =0 m ( ) h = 45 0 = 5 m Jadi, keinggian benda erhadap anah saa = sekon adalah 5 meer. Conoh Soal 9 Sebuah benda dilemparkan ke aas dengan kecepaan erenu. Jika dalam waku 6 sekon benda kembali jauh ke pelempar, maka enukan inggi maksimum yang dapa dicapai benda ersebu! (g = 0 m/s²) Dikeahui: oal = 6 s g = 0 m/s² Dianya: h maks =? Dijawab: Dalam waku 6 sekon, benda kembali jauh ke pelempar. Ini berari, waku yang diperlukan benda mencapai iik eringgi: = 6 : = 3 sekon Seelah benda mencapai iik eringgi (v = 0), benda akan mengalami gerak jauh bebas dengan = 0. Dengan demikian, diperoleh: h = maks v + 0 g =0+.0. 3 =45 m ( ) Jadi, inggi maksimum yang dapa dicapai benda adalah 45 meer.