Posted by Soal 1 : Konsep Dasar GLBB
Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 meter di atas permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi di tempat itu yakni 10 m/s2, maka usang waktu yang diharapkan oleh benda untuk mencapai tanah yakni ....A. 20 sekon
B. 18 sekon
C. 10 sekon
D. 5 sekon
E. 2 sekon
Pembahasan :
Dik : vo = 0, m = 2 kg, h = 20 m, g = 10 m/s2
Dit : t = .... ?
Gerak jatuh bebas ialah salah satu jenis gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Salah satu ciri gerak jatuh bebas yang harus diingat yakni kecepatan awal benda sama dengan nol (vo = 0) dan percepatan benda bertanda positif alasannya yakni menuju sentra bumi sebagai sumber gravitasi.
Berdasarkan konsep GLBB, berlaku persamaan :
⇒ h = vo.t + ½ g.t2
⇒ 20 = 0 .t + ½ (10).t2
⇒ 20 = 5t2
⇒ t2 = 20/5
⇒ t2 = 4
⇒ t = √4
⇒ t = 2 sekon
Penyelesaian ringkas :
⇒ t = √2h/g
⇒ t = √2(20)/10
⇒ t = √4
⇒ t = 2 sekon
Jadi, waktu yang yakni 2 sekon.
Jawaban : E
Soal 2 : Menentukan Perlambatan yang Dialami Benda
Perhatikan gambar di bawah ini!
Gambar tersebut mengatakan grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari sebuah benda yang bergerak lurus. Berdasarkan grafik tersebut, besar perlambatan yang dialami benda yakni ....
A. 2,5 m/s2
B. 3,5 m/s2
C. 4,0 m/s2
D. 5,0 m/s2
E. 6,0 m/s2
Pembahasan :
Grafik v-vs-t dari suatu gerak lurus sanggup dijadikan sebagai pola dalam memilih jenis gerak lurus yang dilakukan oleh benda. Berikut beberapa patokan yang sanggup dipakai ketika melihat grafik gerak lurus:
1). Untuk GLB (v konstan) grafiknya sejajar sumbu x
2). Untuk GLBB dipercepat, grafiknya naik
3). Untuk GLBB diperlambat, grafiknya turun.
Jika diperhatikan grafiknya, maka ada tiga jenis gerak lurus yang dilakukan benda tersebut, yaitu :
1). Dari titik A ke B, grafik naik : GLBB dipercepat
2). Dari titik B ke C, grafik sejajar sumbu x : GLB (v konstan)
3). Dari titik C ke D, grafik turun : GLBB diperlambat.
Karena yang ditanya dalam soal yakni perlambatan yang dialami benda, maka kondisi gerak yang kita tinjau yakni kondisi ketiga, yaitu ketika benda bergerak dari titik C ke D. Berdasarkan grafik, maka diperoleh data sebagai diberikut.
Jika vc menyatakan kecepatan di titik C, vd menyatakan kecepatan di titik D, dan t menyatakan waktu yang diharapkan untuk begerak dari titik C ke D, maka,
Dik : vc = 5 m/s, vd = 0, dan t =17 - 15 = 2 sekon
Dit : a = ... ?
Berdasarkan konsep GLBB, diperoleh :
⇒ vd = vc − a.t
⇒ 0 = 5 − a(2)
⇒ 2a = 5
⇒ a = 5/2
⇒ a = 2,5 m/s2
Penyelesaian ringkas :
Karena kecepatan final sama dengan nol, maka:
⇒ a = vc/t
⇒ a = 5/2
⇒ a = 2,5 m/s2
Jadi, perlambatan yang dialami oleh benda tersebut yakni 2,5 m/s2.
Jawaban : A
Soal 3 : Menentukan Jarak yang Ditempuh Benda
Grafik di bawah ini ialah grafik sebuah benda yang bergerak lurus.
Berdasarkan grafik di atas, maka jarak yang ditempuh benda antara 0 hingga dengan 8 sekon yakni ....
A. 72 meter
B. 64 meter
C. 48 meter
D. 24 meter
E. 12 meter
Pembahasan :
Berdasarkan grafik, dari detik ke-0 hingga detik ke-8, benda melaksanakan dua jenis gerak lurus, yaitu:
1). Dari t = 0 ke t = 4, benda bergerak GLBB dipercepat (ada percepatan)
2). Dari t = 4 ke t = 8, benda bergerak GLB (kecepatannya konstan).
Kondisi pertama:
Dik : vo = 0, t = 4, vt = 12 m/s
Dit : s1 = ... ?
Pertama kita cari dulu percepatannya :
⇒ vt = vo + at
⇒ 12 = 0 + a(4)
⇒ 12 = 4a
⇒ a = 3 m/s2
Selanjutnya kita tentukan jarak tempuh untuk kondisi pertama. Berdasarkan konsep GLBB, jarak tempuh sanggup dihitung dengan:
⇒ s1 = vo.t + ½ a.t2
⇒ s1 = 0.(4) + ½ 3.(4)2
⇒ s1 = 0 + 24
⇒ s1 = 24 m
Kondisi kedua :
Dik : v = 12 m/s, t = 8 - 4 = 4 s
Dit : s1 = ... ?
Berdasarkan konsep GLBB, jarak tempuh sanggup dihitung dengan rumus:
⇒ s2 = v. t
⇒ s2 = 12 (4)
⇒ s2 = 48 m
Jarak tempuh dari t = 0 hingga t = 8 s yakni :
⇒ s = s1 + s2
⇒ s = 24 + 48
⇒ s = 72 m
Penyelesaian ringkas :
Jika grafik v-t diketahui, maka jarak tempuh sanggup dihitung dengan menentuan luas kawasan di bawah grafik. Pada grafik di soal, kawasan di bawah grafik mulai t = 0 hingga t = 8 s berbentuk trapesium, sehingga jarak tempuhnya akan sama dengan luas trapesium.
⇒ s = Luas trapesium
⇒ s = ½(sisi sejajar) . t
⇒ s = ½(8 + 4) . 12
⇒ s = 6 (12)
⇒ s = 72 m
Jadi, jarak yang ditempuh benda mulai dari t = 0 hingga t = 8 s yakni 72 meter.
Jawaban : A
Soal 4 : Menentukan Waktu Berhenti
Kecepatan benda (v) yang bergerak lurus terhadap waktu (t) diperlihatkan oleh grafik v-t diberikut ini!
Berdasarkan grafik tersebut, benda akan berhenti setelah bergerak selama ....
A. 20 sekon
B. 10 sekon
C. 8 sekon
D. 5 sekon
E. 4 sekon
Pembahasan :
Dik : vo = 20 m/s , vt = 0, v1 = 10 m/s, t1 = 4 s
Dit : t = .... ?
Jika dilihat grafiknya yang turun maka sanggup disimpulkan bahwa benda bergerak lurus berubah beraturan diperlambat dengan kecepatan awal 20 m/s. Artinya lama-kelabuaan kecepatan benda akan menjadi nol (benda berhenti). Jika benda dimisalkan berhenti pada detik ke-t, maka t sanggup dihitung dengan memakai konsep GLBB.
Untuk memilih nilai t, maka kita harus mengetaui terlebih lampau perlambatan yang dialami oleh benda. Untuk memilih besar perlambatannya, perhatikan grafik pada koordinat (4, 10). Pada titik itu, sanggup kita lihat bahwa keepatan benda pada t = 4 s yakni 10 m/s. Berdasarkan nlai tersebut, maka:
⇒ v1 = vo − a.t1
⇒ 10 = 20 − a(4)
⇒ 10 - 20 = -4a
⇒ -10 = -4a
⇒ 4a = 10
⇒ a = 2,5 m/s2.
Selanjutnya, kita hitung waktu biar benda berhenti atau nilai t sebagai diberikut:
⇒ vt = vo − a.t
⇒ 0 = 20 − 2,5(t)
⇒ 2,5t = 20
⇒ t = 20/2,5
⇒ t = 8 sekon
Penyelesaian ringkas :
Berdasarkan perbandingan geometri:
⇒ t/20 = 4/10
⇒ t x 10 = 20 x 4
⇒ 10t = 80
⇒ t = 8 sekon
Jadi, benda tersebut akan berhenti setelah bergerak selama 8 sekon.
Jawaban : C
Soal 5 : Mengidentifikasi Grafik GLBB yang sesuai
Sebuah benda bergerak lurus dengan kecepatan konstan 36 km/jam selama 5 sekon, kemudian dipercepat dengan percepatan 1 m/s2 selama 10 sekon dan diperlembat dengan perlambatan 2 m/s2 hingga benda berhenti. Grafik v-t yang mengatakan perjalanan benda tersebut yakni ....
Pembahasan :
Dik : v1 = 36 km/jam = 36.000/3600 m/s = 10 m/s, t1 = 5 s, a2 = 1 m/s2, t2 = 10 s, a3 = -2 m/s2.
Dit : Grafik v-vs-t = .... ?
Penggunaan nomor 1, 2, dan 3 pada bemasukan-bemasukan di atas spesialuntuk sebagai petunjuk kondisinya alasannya yakni dalam soal ada tiga kondisi, yaitu kondisi 1 (benda bergerak dengan v konstan), kondisi 2 (benda dipercepat) dan kondisi 3 (benda diperlambat hingga berhenti).
Kondisi pertama :
Benda bergerak lurus dengan kecepatan konstan sebesar 36 km/jam atau sama dengan 10 m/s. Kecepatan konstan, artinya kecepatannya tetap dan tidak mengalami percepatan. Gerak lurus ibarat itu disebut gerak lurus beraturan (GLB). Karena benda bergerak dengan kecepatan konstan selama 5 sekon, maka grafiknya lurus sejajar sumbu x hingga detik ke-5 atau pada titik t = 5. Semua opsi masih mengatakan grafik yang tepat.
Kondisi kedua :
Pada kondisi kedua, benda mengalami percepatan sebesar 1 m/s2. Karena percepatan tersebut bekerja selama 10 sekon (benda sudah bergerak selama 15 sekon), maka pada detik ke-15 atau pada t = 15, kecepatan bendanya menjadi:
⇒ v2 = v1 + a2.t2
⇒ v2 = 10 + 1(10)
⇒ v2 = 20 m/s
Dari perhitungan di atas, ternyata kecepatan benda pada detik ke-15 yakni 20 m/s. Itu artinya kecepatannya lebih besar dari kecepatan pertama. Oleh alasannya yakni itu, grafiknya akan terlihat naik dari titik kecepatan 10 menuju titik 20. Dari kelima opsi yang tersedia, grafik yang memenuhi kondisi kedua ini yakni opsi B dan C.
Kondisi ketiga :
Selanjutnya, benda mengalami perlambatan sebesar -2 hingga berhenti. Saat berhenti tentu saja kecepatan benda sama dengan nol. Itu artinya untuk kondisi ketiga, v3 = 0. Untuk kondisi ini kita harus mencari waktunya, yaitu waktu berapa usang perlambatan bekerja biar kecepatannya menjadi nol dan benda berhenti.
melaluiataubersamaini memakai rumus yang sama, diperoleh:
⇒ v3 = v2 + a3.t3
⇒ 0 = 20 + (-2) t3
⇒ 2t3 = 20
⇒ t3 = 10 sekon
Dari perhitungan teresebut, ternyata waktu yang diharapkan biar kecepatan benda menjadi nol (benda berhenti) yakni 10 sekon. Nah, alasannya yakni benda sebelumnya sudah bergerak 15 sekon, maka benda akan berhenti di detik ke-25 atau pada t = 25 sekon. Grafiknya akan turun dari titik kecepatan 20 ke titik 0 (yaitu sempurna pada titik t = 25).
Dari opsi B dan C, yang mengatakan kondisi tersebut yakni opsi B. melaluiataubersamaini demikian, dari kelima grafik tersebut, grafik v-vs-t yang sesuai untuk benda dalam soal yakni grafik B.
Penyelesaian ringkas :
Karena grafik v-vs-t, maka kita tinjau nilai v dan t untuk masing-masing kondisi. Berdasarkan ulasan di atas diperoleh v1 = 10 m/s, v2 = 20 m/s, v3 = 0 sedangkan t1 = 5 s, t2 = 10 s, dan t3 = 10 s. Selanjutnya cari grafik yang mengatakan titik kordinat sebagai diberikut (5, 10), (15, 20), dan (25, 0). Grafik yang memenuhi yakni grafik B.
Jawaban : B
Demikianlah pembahasan soal ujian nasional (UN) bidang studi fisika wacana grafik gerak lurus berubah beraturan. Jika pembahasan ini bermanfaa, menolong kami membagikannya kepada kawan-kawan anda melalui tombol share yang tersedia di bawah ini. Terimakasih.
Emoticon