1. Konsepsi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak benda dalam lintasan garis lurus dengan percepatan tetap. Jadi, ciri utama GLBB adalah bahwa dari waktu ke waktu kecepatan benda berubah, semakin lama semakin cepat. Dengan kata lain gerak benda dipercepat. Namun demikian, GLBB juga dapat berarti bahwa dari waktu ke waktu kecepatan benda berubah, semakin lambat hingga akhirnya berhenti. Dalam hal ini benda mengalami perlambatan tetap. Dalam modul ini, kita tidak menggunakan istilah perlambatan untuk gerak benda diperlambat. Kita tetap saja menamakannya percepatan, hanya saja nilainya negatif. Jadi perlambatan sama dengan percepatan negatif.
Contoh sehari-hari GLBB adalah peristiwa jatuh bebas. Benda jatuh dari ketinggian tertentu di atas. Semakin lama benda bergerak semakin cepat.
Kini, perhatikanlah gambar 2.1 di bawah yang menyatakan hubungan antara kecepatan (v) dan waktu (t) sebuah benda yang bergerak lurus berubah beraturan dipercepat.
Gambar 2.1: Grafik v - t untuk GLBB dipercepat.
Besar percepatan benda,
dalam hal ini,
v1 = vo
v2 = vt
t1 = 0
t2 = t
sehingga,
atau
a.t = vt - vo
kita dapatkan,
Persamaan kecepatan GLBB |
vo = kecepatan awal (m/s)
vt = kecepatan akhir (m/s)
a = percepatan ()
t = selang waktu (s)
Perhatikan bahwa selama selang waktu t (pada kegiatan lalu kita beri simbol Dt), kecepatan benda berubah dari vo menjadi vt sehingga kecepatan rata-rata benda dapat dituliskan:
karena |
|
Kita tahu bahwa kecepatan rata-rata
, maka |
atau
Persamaan jarak GLBB |
s vo a t | = jarak yang ditempuh = kecepatan awal (m/s) = percepatan () = selang waktu (s) |
Bagaimana? Dapat diikuti? Ulangi lagi penalaran di atas agar Anda benar-benar memahaminya. Bila sudah, mari kita lanjutkan!
Bila dua persamaan GLBB di atas kita gabungkan, maka kita akan dapatkan persamaan GLBB yang ketiga (kali ini kita tidak lakukan penalarannya). Persamaan ketiga GLBB dapat dituliskan:
Persamaan kecepatan sebagai fungsi jarak |
Contoh:
1. | Benda yang semula diam didorong sehingga bergerak dengan percepatan tetap 3 . Penyelesaian: | |
vt | = vo + a.t = 0 + 3 . 5 = 15 m/s |
Contoh:
2. | Mobil yang semula bergerak lurus dengan kecepatan 5 m/s berubah menjadi 10 m/s dalam waktu 6 s. Bila mobil itu mengalami percepatan tetap, berapakah jarak yang ditempuh dalam selang waktu 4 s itu? Penyelesaian: | |
vt 10 10 - 5 a | = vo + a.t | |
Setelah dapat percepatan a, maka dapat dihitung jarak yang ditempuh mobil dalam waktu 4 s: | ||
| |
Contoh:
3. | Sebuah mobil yang melaju dengan kecepatan 72 km/jam mengalami pengereman sehingga mengalami perlambatan 2 . Hitunglah jarak yang ditempuh mobil sejak pengereman sampai berhenti! Penyelesaian: | |
0 s | = 20 + 2 . (-2) . s = 400 - 4 s = 400 / 4 = 100 meter |
Contoh:
4. | Benda yang bergerak lurus berubah beraturan diwakili oleh grafik v - t di bawah.
Tentukan: Penyelesaian: a = (6-2) / 10 a = 0,4 Jarak yang ditempuh oleh benda dalam waktu 10 s dapat kita hitung dalam 2 cara. Cara 1: | |
| = 2 . 10 + ½ . 0,4 . 10 = 20 + 20 = 40 meter | |
|
Contoh:
5. | Mobil yang bergerak GLBB diwakili oleh grafik v - t seperti pada gambar di bawah. Berapakah jarak toal yang ditempuh oleh mobil itu? Soal seperti ini agak berbeda dengan soal-soal sebelumnya. Oleh karenanya sebelum menjawab pertanyaan di atas, ada baiknya Anda perhatikan penjelasan berikut ini. Dari grafik di atas tampak selama perjalanannya, mobil mengalami 2 macam gerakan. Tiga jam pertama (dari 0 - 3 pada sumbu t) mobil bergerak dengan kecepatan tetap, yakni 30 km/jam. Ini berarti mobil menjalani gerak lurus beraturan (GLB). Dua jam berikutnya (dari 3 - 5 pada sumbu t) gerak mobil diperlambat, mula-mula bergerak dengan kecepatan awal 30 km/jam lalu berhenti. Artinya mobil menjalani gerak lurus berubah beraturan diperlambat. Jarak total yang ditempuh mobil dapat dihitung dengan menggunakan 2 cara sebagai berikut. Cara 1: Jarak yang ditempuh selama 2 jam berikutnya (GLBB) Jarak total yang ditempuh mobil: Cara 2: Jarak total = luas trapesium 2. Mengukur Percepatan Benda
Setelah pita ketik kita hubungkan pada mobil mainan (tanpa baterai) dan mobil meluncur ke bawah, maka rekaman pada pita tiker akan tampak seperti Gambar 2.3.
Anda tentu masih ingat bahwa interval waktu antara dua dot terdekat adalah 0,02 s sehingga interval waktu untuk 10 dot berturut-turut adalah 0,2 s. Untuk mengukur percepatan mobil mainan, kita harus menentukan terlebih dahulu kecepatan awal dan kecepatan akhir mobil mainan untuk selang waktu tertentu. Misalkan saja selang waktu tersebut adalah selang waktu untuk menempuh 50 dot atau 5 x 10 dot berturut-turut sehingga lamanya waktu tersebut adalah Dt=1 s.
Jarak So dan S1 pada Gambar 2.4 diukur menggunakan penggaris mm, kedua jarak ini ditempuh dalam selang yang sama, yakni 0,2 s (sama dengan waktu untuk 10 dot) sehingga kita dapatkan kecepatan awal Vo = So / t dan kecepatan akhir v1 = S1 / t. Perubahan kecepatan ini terjadi setelah mobil mainan menempuh 50 dot berturut-turut atau Dt = 1 s, sehingga percepatan mobil mainan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: a = (vt - vo ) / Dt Kegiatan Laboratorium
|
Tidak ada komentar:
Posting Komentar