Gerak Lurus Berubah Beraturan, Definisi, Rumus dan Contoh Penerapannya

Gerak lurus berubah beraturan atau GLBB adalah salah satu materi yang dibahas pada mata pelajaran fisika. Secara spesifik, materi ini masuk dalam pembelajaran mengenai gerak. Penerapan prinsip gerak lurus berubah beraturan melibatkan berbagai bidang, mulai dari transportasi dan industri manufaktur hingga olahraga dan astronomi.

Dalam aplikasi sehari-hari, konsep GLBB dapat ditemui di berbagai aspek kehidupan. Ketika melihat kendaraan bermotor berakselerasi dari keadaan diam, kita menyaksikan contoh nyata dari konsep ini. Selain itu, perhitungan kecepatan akhir, perpindahan, dan waktu tempuh dalam konteks ini, dapat memberikan wawasan yang penting bagi insinyur jalan raya merancang sistem transportasi yang efisien.

Begitu pula dalam dunia manufaktur, pemahaman gerak lurus berubah beraturan menjadi kunci dalam mengoptimalkan pergerakan barang secara otomatis di jalur konveyor atau penggunaan robot industri.

Berikut ini ulasan mengenai pengertian atau definisi GLBB, serta rumusnya, serta aplikasi konsep ini dalam kehidupan.

Definisi Gerak Lurus Berubah Beraturan

GLBB adalah jenis gerakan di mana suatu benda bergerak sepanjang garis lurus dan mengalami perubahan kecepatan yang konstan. Artinya, percepatan benda selalu tetap sepanjang perjalanannya.

Dalam gerak lurus berubah beraturan, perubahan kecepatan atau percepatan, selalu konstan, bisa positif (untuk percepatan) atau negatif (untuk perlambatan). Sehingga, grafik kecepatan terhadap waktu membentuk garis lurus.

Beberapa karakteristik dalam GLBB, melibatkan konsep-konsep sebagai berikut:

1. Perpindahan

Perpindahan, yang dilambangkan dengan notasi "s", adalah jarak yang ditempuh oleh benda sepanjang garis lurus. Dalam gerak lurus berubah beraturan, perpindahan dapat dihitung menggunakan rumus:

s = ut + 1/2at²

dimana:

• s = adalah perpindahan
• u adalah kecepatan awal
• t adalah waktu
• a adalah percepatan

2. Kecepatan Akhir

Kecepatan akhir, yang dilambangkan dengan notasi "v", Kecepatan benda pada akhir periode waktu tertentu. Dalam gerak lurus berubah beraturan, kecepatan akhir dapat dihitung menggunakan rumus:

v=u+at

di mana:

• v adalah kecepatan akhir
• u adalah kecepatan awal
• t adalah waktu
• a adalah percepatan

3. Perubahan Kecepatan

Perubahan kecepatan, yang dilambangkan dengan notas "Δv", adalah selisih antara kecepatan akhir dan kecepatan awal. Dalam gerak lurus berubah beraturan, perubahan kecepatan tetap konstan.

Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan

Gerak lurus berubah beraturan mengacu pada perubahan kecepatan benda yang bergerak sepanjang garis lurus dengan perubahan yang konstan. Beberapa rumus yang berkaitan dengan gerak lurus berubah beraturan melibatkan hubungan antara posisi, kecepatan, waktu, dan percepatan. Berikut ini adalah beberapa rumus yang digunakan.

1. Rumus Perpindahan

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, perpindahan (s) dapat dihutung dengan rumus:

s = ut + 1/2at²

2. Rumus Kecepatan Akhir

Dalam gerak lurus berubah beraturan, untuk menghitung kecepatan akhir, dapat menggunakan rumus:

v=u+at

3. Kecepatan Akhir tanpa Waktu

Rumus untuk mencari kecepatan akhir tanpa waktu, yang dilambangkan dengan notasi "v²", dalam konteks gerak lurus berubah beraturan adalah sebagai berikut:

v² = u² + 2as

dimana:

• v adalah kecepatan akhir
• u adalah kecepatan awal
• a adalah percepatan
• s adalah perpindahan

Penting untuk menggunakan satuan yang konsisten, seperti meter untuk perpindahan, meter per detik untuk kecepatan, dan meter per detik kuadrat untuk percepatan, agar hasil perhitungan sesuai dengan dimensi yang benar. Rumus ini berguna dalam berbagai konteks, termasuk dalam analisis pergerakan benda pada kasus gerak lurus berubah beraturan.

4. Rumus Waktu

Rumus untuk menghitung waktu, yang dilambangkan dengan notasi "t" dalam konteks gerak lurus berubah beraturan adalah:

t = (v-u) / a

dimana:

• t adalah waktu
• v adalah kecepatan akhir
• u adalah kecepatan awal
• a adalah percepatan

Rumus ini memberikan cara untuk menghitung waktu yang diperlukan oleh suatu benda untuk mencapai kecepatan tertentu (v) dari kecepatan awal (u) dengan suatu tingkat percepatan (a).

Rumus waktu ini berguna dalam menganalisis berbagai masalah gerak lurus berubah beraturan, serta membantu menggambarkan hubungan antara waktu, kecepatan, dan percepatan.

Contoh Aplikasi Gerak Lurus Berubah Beraturan dalam kehidupan

Gerak lurus berubah beraturan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari dan berbagai bidang. Beberapa contoh penerapan GLBB antara lain:

1. Transportasi Darat

• Mobil atau Sepeda Motor: Saat kendaraan bergerak dari keadaan diam atau mengalami perubahan kecepatan konstan, rumus gerak lurus berubah beraturan dapat digunakan untuk menghitung kecepatan akhir, perpindahan, atau waktu perjalanan.
• Pengendalian Lalu Lintas: Penerapan konsep gerak lurus berubah beraturan dapat membantu merancang sistem pengaturan lalu lintas untuk meningkatkan arus kendaraan di jalan raya.

2. Industri Manufaktur

• Peralatan Konveyor: Dalam sistem konveyor atau pergerakan barang secara otomatis, pemahaman gerak lurus berubah beraturan dapat digunakan untuk mengoptimalkan kecepatan dan percepatan untuk menghindari tumpukan atau kecepatan berlebihan.
• Robot Industri: Pemrograman gerakan robot industri melibatkan konsep gerak lurus berubah beraturan untuk menghasilkan pergerakan yang efisien dan akurat.

3. Olah Raga

Dalam atletik, seperti lari atau balap sepeda, pemahaman gerak lurus berubah beraturan dapat membantu pelatih dan atlet mengoptimalkan strategi perlombaan dan melatih atlet untuk mencapai kecepatan maksimum.

4. Astronomi

Pergerakan Planet: Dalam bidang astronomi, pergerakan planet atau benda langit lainnya dapat dijelaskan menggunakan konsep gerak lurus berubah beraturan, terutama ketika mempertimbangkan percepatan gravitasi.

5. Bidang Penerbangan

Pada saat lepas landas atau mendarat, pesawat mengalami gerak lurus berubah beraturan. Penerapan konsep ini penting untuk merancang landasan pacu dan menghitung parameter penerbangan.

6. Bidang Keamanan

Saat menyelidiki kecelakaan atau insiden, pemahaman gerak lurus berubah beraturan dapat membantu rekonstruksi kejadian dan memahami dinamika peristiwa.

7. Teknologi Masyarakat

Sistem GPS dan aplikasi navigasi berbasis perangkat seluler menggunakan prinsip gerak lurus berubah beraturan untuk menghitung posisi dan memberikan petunjuk arah yang akurat.

Contoh Soal Gerak Lurus Berubah Beraturan Beserta Pembahasannya

1. Sebuah mobil memulai perjalanan dari keadaan diam dan mengalami percepatan 3 m/s². Tentukan kecepatan mobil setelah 4 detik.

Pembahasan:

v = u + at

v = 0 + (3 m/s² x 4 detik)

v = 12 m/s

Jadi, kecepatan mobil setelah 4 detik adalah 12 m/s.

2. Sebuah pesawat yang lepas landas mengalami perlambatan sebesar 2 m/s² ketika sedang melayang di udara. Jika kecepatan awal pesawat adalah 120 m/s, tentukan waktu yang diperlukan pesawat untuk berhenti.

Pembahasan:

v = u + at

0 = 120 m/s − (2 m/s² x t)

t = 120 m/s : 2 m/s²

t = 60  detik

Jadi, waktu yang diperlukan pesawat untuk berhenti adalah 60 detik.

3. Sebuah benda yang mengalami perlambatan 1 m/s² memiliki kecepatan awal 10 m/s. Hitunglah jarak yang ditempuh benda sampai kecepatannya menjadi 0 m/s.

Pembahasan:

v² = u² + 2as

0 = (10 m/s)² + 2 (−1 m/s² x s)

s = 10 m/s : 2 m/s²

s = 5 meter

Jadi, jarak yang ditempuh benda sampai kecepatannya menjadi 0 m/s adalah 5 meter.

4. Sebuah roket meluncur dengan percepatan 20 m/s². Jika kecepatan awal roket adalah 50 m/s, berapa waktu yang diperlukan roket untuk mencapai kecepatan 200 m/s?

Pembahasan:

t = (v-u) / a

t = (200 m/s - 50 m/s) / 20 m/s²

t = 7,5 detik

Jadi, waktu yang diperlukan roket untuk mencapai kecepatan 200 m/s adalah 7,5 detik.

Demikian pembahasan tentang gerak lurus berubah beraturan atau GLBB, terkait definisi, rumus, serta contoh aplikasi konsep ini dalam kehidupan.