Dalam kondisi sehari-hari, umumnya benda seperti kendaraan akan bergerak memenuhi prinsip Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Hal ini karena kendaraan saat bergerak di jalanan tidak mungkin berada dalam kecepatan konstan terus-menerus. Kendaraan akan mengalami kecepatan sesaat.
Pengertian Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerakan suatu benda atau partikel yang mempunyai kecepatan berubah secara beraturan serta melalui lintasan yang lurus. Contoh gerakan benda yang termasuk Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak benda yang jatuh dari ketinggian tertentu.
Selain gerak pada benda yang jatuh dari ketinggian tertentu, gerak pesawat saat akan landing maupun take of juga termasuk ke dalam jenis Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Dalam GLBB, terdapat dua sifat utama yang harus dipahami yakni melalui lintasan lurus serta kecepatan berubah secara teratur.
Agar kecepatan dapat berubah secara beraturan, maka dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) melibatkan komponen percepatan (a). Agar besar kecepatan gerak benda berubah secara beraturan, artinya percepatan benda haruslah tetap.
Jika dibuat ke dalam bentuk grafik, maka kecepatan gerak GLBB bisa digambarkan ke dalam grafik kertas ketik seperti gambar di bawah ini.
Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Dalam materi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), ada beberapa komponen yang penting untuk dihitung yakni rumus kecepatan sesaat, jarak tempuh benda dan percepatan benda.
a. Kecepatan Sesaat
Dalam materi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), diketahui bahwa hubungan antara percepatan dan juga kecepatan sesaat benda dapat digambarkan dalam sebuah grafik a-t seperti ditunjukkan pada Gambar 2. di bawah ini.
Dari Gambar 2 tersebut, bisa dirumuskan kecepatan sesaat benda yang mana luas kurva (diarsir) adalah besar perubahan kecepatan benda tersebut. Sehingga apabila diketahui kecepatan awal benda adalah v0, maka kecepatan sesaat benda ketika waktu t akan memenuhi persamaan berikut:
v = v0 + Δv
v = v0 + luas daerah diarsir
v = v0 + a . t
Keterangan:
t = selang waktu (s)
v = kecepatan sesaat (m/s)
v0 = kecepatan awal (m/s)
a = percepatan gerak benda (m/s²)
b. Jarak Tempuh Benda
Hubungan antara jarak tempuh benda dengan percepatan serta kecepatan benda pada Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) bisa ditentukan dengan melihat luas yang dibatasi oleh kurva grafik kecepatan (v) dan waktu (t) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 di bawah ini.
Rumus untuk menghitung jarak tempuh benda pada Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah dengan menghitung luas daerah di bawah kurva yang berbentuk bangun trapesium.
Apabila benda awal berada di titik acuan maka untuk menghitung jarak benda setelah waktu t sekon menggunakan rumus berikut:
s = luas bangun trapesium
s = ½ x jumlah sisi sejajar x tinggi
s = ½ (v0 + v) x t
Nilai v disubstitusikan menggunakan rumus kecepatan sesaat pada Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) sehingga diperoleh:
s = ½ (v0 + v0 + a . t) x t
s = ½ (2 v0 + a . t) x t
s = v0 . t + ½ a . t²
Kecepatan:
s = jarak benda bergerak (m)
c. Percepatan Benda
Percepatan benda (a) dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dapat diturunkan dari persamaan kecepatan sesaat seperti berikut:
atau bisa juga percepatan dalam GLBB dihitung berdasarkan hubungannya dengan jarak (s) dan juga kecepatan (v).
Penerapan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Hampir segala aktivitas maupun gerak benda dalam kehidupan kita termasuk ke dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Berbagai benda yang bergerak linear dipercepat dengan percepatan konstan dalam lintasan lurus termasuk GLBB. Berikut contoh penerapan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB):
- Benda yang dilempar ke arah atas
- Buah yang jatuh dari atas pohon
- Kendaraan bermotor yang bergerak semakin cepat
- Pemain bola menendang bola secara horizontal
- Berkendara melewati lintasan yang menukik turun atau menanjak
Contoh Soal Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
- Soal 1
Sebuah kendaraan truk angkutan barang memulai perjalanan dengan kecepatan sebesar 12 m/s. Mesin truk angkutan barang tersebut dapat memberikan percepatan tetap sebesar 1,5 m/s². Tentukan berapa kecepatan truk angkutan barang tersebut setelah bergerak selama 3 menit?
Diketahui:
v0 = 12 m/s
a = 1,5 m/s²
t = 3 menit
Jawab:
Untuk menghitung kecepatan sesaat truk saat bergerak di t = 3 menit, maka waktu 3 menit harus diubah ke satuan sekon.
t = 3 menit = 3 x 60 = 180 s
v = v0 + a . t
v = 12 m/s + 1,5 m/s² x 180 s
v = 12 m/s + 270 m/s
v = 282 m/s
- Soal 2
Sebuah pesawat terbang bergerak dari kecepatan 30 m/s menjadi 45 m/s dalam kurun waktu 15 detik. Tentukan berapakah jarak yang ditempuh oleh pesawat terbang dalam kurun waktu tersebut?
Diketahui:
v0 = 30 m/s
v = 45 m/s
t = 15 s
Jawab:
Untuk menghitung jarak yang ditempuh oleh pesawat terbang, pertama-tama harus dihitung terlebih dahulu percepatan pesawat terbang tersebut:
Selanjutnya bisa dihitung jarak tempuh dari pesawat terbang dengan menggunakan rumus berikut:
s = v0 . t + ½ a . t²
s = 30 m/s . 15 s + ½ 1 m/s² . (15 s)²
s = 450 m + 112,5 m
s = 562,5 m
- Soal 3
Seorang atlet balap sepeda mengayuh sepeda dengan kecepatan awal kayuhan adalah 8 km/jam. Atlet balap itu kemudian berhasil mencapai garis finish dengan percepatan sebesar 14 km/jam² dalam waktu 3 jam. Tentukan berapakah panjang lintasan yang ditempuh atlet tersebut?
Diketahui:
v0 = 8 km/jam
a = 14 km/jam²
t = 3 jam
Jawab:
s = v0 . t + ½ a . t²
s = 8 . 3 + ½ 14 . 3²
s = 24 + 63 = 87 km
Suatu benda bergerak disebut memenuhi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) apabila terdapat percepatan rata-rata atau percepatan sesaat yang dialami benda tersebut dan benda bergerak melalui lintasan lurus.