Gerak merupakan fenomena perubahan posisi suatu benda dalam ruang dan waktu. Salah satu jenis gerak yang sering kita temui adalah gerak lurus berubah beraturan. 

Di artikel ini, kita akan menjelaskan konsep gerak lurus berubah beraturan secara detail, meliputi definisi, rumus, serta contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.

Apa Itu Gerak Lurus Berubah Beraturan?

Gerak lurus berubah beraturan adalah gerak suatu benda yang mengalami perubahan kecepatan secara konstan dalam interval waktu yang sama. Artinya, percepatan benda tersebut selalu memiliki besar yang sama selama gerakan berlangsung. 

Percepatan pada gerak lurus berubah beraturan dapat berupa percepatan positif (mempercepat) atau percepatan negatif (melambat).

Ciri-Ciri Gerak Lurus Berubah Beraturan

1. Percepatan Konstan

Salah satu ciri utama gerak lurus berubah beraturan adalah adanya percepatan yang konstan. Ini berarti bahwa percepatan benda selalu memiliki besaran yang sama sepanjang gerakan, baik itu percepatan positif (mempercepat) maupun percepatan negatif (melambat). 

Dalam gerak lurus berubah beraturan, perubahan kecepatan terjadi dengan tingkat yang tetap.

2. Kecepatan yang Berubah

Dalam gerak lurus berubah beraturan, kecepatan suatu benda mengalami perubahan seiring berjalannya waktu. Kecepatan dapat meningkat (percepatan positif) atau berkurang (percepatan negatif) dengan tingkat yang konstan. 

Perubahan kecepatan ini dapat menghasilkan perubahan jarak dan posisi benda dari waktu ke waktu.

3. Jalur Lurus

Gerak lurus berubah beraturan terjadi pada objek yang bergerak dalam jalur lurus atau sejajar dengan sumbu koordinat tertentu. Artinya, pergerakan benda tidak mengalami perubahan arah atau belokan selama gerakan berlangsung. 

Meskipun kecepatan berubah, tetapi arah pergerakan tetap sejajar dengan jalur awalnya.

4. Gaya Tidak Seimbang

Gerak lurus berubah beraturan terjadi ketika ada gaya yang tidak seimbang atau resultan yang bekerja pada benda tersebut. 

Gaya ini menyebabkan perubahan kecepatan dan menyebabkan benda mengalami percepatan yang konstan. Misalnya, gaya dorong atau tarik yang diberikan pada sebuah objek.

Ciri-ciri di atas membantu kita mengidentifikasi gerak lurus berubah beraturan dan membedakannya dari jenis gerak lainnya. 

Jenis Gerak Lurus Berubah Beraturan

Ada dua jenis gerak lurus berubah beraturan yang umum dikenal. Simak penjelasannya di bawah ini.

1. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dengan Percepatan Positif (Mempercepat)

Pada jenis GLBB, benda mengalami peningkatan kecepatan sepanjang waktu. Percepatan positif menyebabkan kecepatan bertambah dari waktu ke waktu. 

Contohnya, ketika mobil mulai bergerak dari keadaan diam, ketika pedal gas diinjak, mobil akan mengalami percepatan positif dan kecepatannya akan meningkat.

2. Gerak Lurus Berubah Beraturan dengan Percepatan Negatif (Melambat)

Pada jenis gerak ini, benda mengalami penurunan kecepatan sepanjang waktu. Percepatan negatif menyebabkan kecepatan berkurang dari waktu ke waktu. 

Contohnya, ketika mobil berhenti dan pedal rem diinjak, mobil akan mengalami percepatan negatif dan kecepatannya akan berkurang hingga berhenti.

Perbedaan utama antara kedua jenis gerak lurus berubah beraturan ini terletak pada arah dan besaran percepatannya. 

Rumus Gerak Lurus Berubah Beraturan

Dalam gerak lurus berubah beraturan, terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk menghitung hubungan antara waktu (t), kecepatan awal (v₀), kecepatan akhir (v), percepatan (a), serta jarak yang ditempuh (s). Berikut adalah rumus-rumus yang dapat digunakan:

1. Rumus Kecepatan Akhir (v):

   v = v₀ + at

Rumus ini digunakan untuk menghitung kecepatan akhir (v) dari suatu benda pada waktu tertentu. Kecepatan akhir adalah kecepatan pada saat waktu t, v₀ adalah kecepatan awal, a adalah percepatan, dan t adalah waktu.

2. Rumus Kecepatan Rata-rata (vᵣ):

   vᵣ = (v₀ + v) / 2

Rumus ini digunakan untuk menghitung kecepatan rata-rata suatu benda dalam interval waktu tertentu. Kecepatan rata-rata adalah rata-rata dari kecepatan awal (v₀) dan kecepatan akhir (v).

3. Rumus Percepatan (a):

   a = (v – v₀) / t

Rumus ini digunakan untuk menghitung percepatan suatu benda dalam interval waktu tertentu. Percepatan dihitung dengan membagi selisih antara kecepatan akhir (v) dan kecepatan awal (v₀) dengan waktu (t).

4. Rumus Jarak (s):

   s = v₀t + (1/2)at²

Rumus ini digunakan untuk menghitung jarak yang ditempuh oleh suatu benda dalam interval waktu tertentu. Jarak (s) dihitung dengan menjumlahkan hasil perkalian antara kecepatan awal (v₀) dengan waktu (t) dan setengah kali percepatan (a) dikali dengan kuadrat waktu (t).

Contoh Aplikasi Gerak Lurus Berubah Beraturan

Gerak lurus berubah beraturan memiliki banyak contoh aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa contoh penerapannya antara lain:

1. Gerak Mobil dalam Lalu Lintas

Ketika seorang pengemudi menginjak pedal gas pada mobil, mobil akan memperoleh percepatan positif dan mulai bergerak dengan kecepatan yang semakin bertambah. 

Ketika pengemudi menginjak rem, mobil akan mengalami percepatan negatif (melambat) hingga berhenti. Gerak mobil dalam lalu lintas merupakan contoh nyata dari gerak lurus berubah beraturan.

2. Gerak Elevator

Ketika elevator dimulai dari posisi diam (kecepatan awal nol), elevator akan diberikan percepatan positif agar mencapai kecepatan yang diinginkan untuk naik atau turun dengan nyaman. 

Ketika elevator mendekati lantai tujuan, percepatan akan berkurang hingga mencapai kecepatan nol sebelum berhenti. Proses ini merupakan contoh gerak lurus berubah beraturan pada elevator.

3. Gerak Pesawat Terbang

Pada saat lepas landas dan pendaratan pesawat terbang, pesawat akan mengalami percepatan positif dan negatif secara berurutan. Percepatan positif terjadi saat pesawat melaju di landasan pacu untuk mencapai kecepatan lepas landas. 

Sedangkan, percepatan negatif terjadi saat pesawat mendarat dan harus berkurang kecepatannya hingga berhenti.

4. Gerak Olahraga

Beberapa olahraga seperti lari, renang, atau balap mobil melibatkan gerak lurus berubah beraturan. Para pelari akan memperoleh percepatan positif saat memulai perlombaan dan mencapai kecepatan maksimumnya, kemudian melambat saat mencapai garis finish. 

Demikian pula dalam olahraga renang atau balap mobil, atlet akan mengalami perubahan kecepatan secara konstan sepanjang perlombaan.

Contoh soal dan Pembahasannya

Berikut ini beberapa contoh soal gerak lurus berubah beraturan dan pembahasannya:

Contoh Soal 1:

Sebuah mobil memulai gerakannya dari kecepatan awal 20 m/s dan mengalami percepatan negatif sebesar -2 m/s². Berapa waktu yang dibutuhkan mobil tersebut untuk mencapai kecepatan nol?

Pembahasan:

Dalam soal ini, kita memiliki kecepatan awal (v₀) = 20 m/s, percepatan (a) = -2 m/s², dan kita ingin mencari waktu (t) saat kecepatan (v) = 0.

Rumus yang dapat kita gunakan adalah:

v = v₀ + at

Kita masukkan nilai-nilai yang diketahui:

0 = 20 + (-2)t

Kemudian kita dapat menyederhanakan persamaan tersebut:

-2t = -20

Selanjutnya, kita bagi kedua sisi persamaan dengan -2 untuk mencari nilai t:

t = 10

Jadi, waktu yang dibutuhkan mobil untuk mencapai kecepatan nol adalah 10 detik.

Contoh Soal 2:

Seorang pelari memperoleh kecepatan awal 4 m/s dan mengalami percepatan positif sebesar 2 m/s². Berapa jarak yang ditempuh pelari setelah berlari selama 6 detik?

Pembahasan:

Dalam soal ini, kita memiliki kecepatan awal (v₀) = 4 m/s, percepatan (a) = 2 m/s², dan waktu (t) = 6 detik. Kita ingin mencari jarak (s) yang ditempuh oleh pelari.

Rumus yang dapat kita gunakan adalah:

s = v₀t + (1/2)at²

Kita masukkan nilai-nilai yang diketahui:

s = 4(6) + (1/2)(2)(6)²

Lakukan perhitungan:

s = 24 + 36

s = 60

Jadi, jarak yang ditempuh oleh pelari setelah berlari selama 6 detik adalah 60 meter.

Contoh Soal 3:

Sebuah objek awalnya diam dan mengalami percepatan negatif sebesar -5 m/s². Setelah bergerak selama 4 detik, berapa kecepatan objek tersebut?

Pembahasan:

Dalam soal ini, kita memiliki percepatan (a) = -5 m/s² dan waktu (t) = 4 detik. Kita ingin mencari kecepatan (v) objek setelah bergerak selama 4 detik.

Rumus yang dapat kita gunakan adalah:

v = v₀ + at

Karena objek awalnya diam, kecepatan awal (v₀) = 0. Kita masukkan nilai-nilai yang diketahui:

v = 0 + (-5)(4)

Lakukan perhitungan:

v = -20

Jadi, kecepatan objek tersebut setelah bergerak selama 4 detik adalah -20 m/s. Dalam konteks ini, kecepatan negatif menunjukkan bahwa objek tersebut bergerak ke arah berlawanan dengan percepatan negatifnya.

Gerak Lurus Berubah Beraturan Cukup Mudah Dipelajari, bukan?

Dalam gerak lurus berubah beraturan terdapat beberapa rumus yang digunakan untuk menghitung hubungan antara waktu, kecepatan awal, kecepatan akhir, percepatan, serta jarak yang ditempuh. 

Contoh aplikasi gerak lurus berubah beraturan dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, seperti dalam lalu lintas, penggunaan elevator, gerak pesawat terbang, dan olahraga. 

Memahami konsep gerak lurus berubah beraturan dapat membantu kita menggambarkan dan menganalisis berbagai fenomena gerak dalam kehidupan sehari-hari secara lebih akurat.