Pembahasan Soal Un Fisika Wacana Grafik Glbb

Cafeberita.com – Gerak Lurus Berubah Beraturan. Pembahasan soal cobaan nasional bidang studi fisika ihwal grafik gerak lurus beruba beraturan (GLBB). Gerak lurus berubah beraturan yakni gerak lurus yang kecepatannya berubah secara terencana dan memiliki percepatan konstan. Percepatan tersebut sanggup berupa percepatan atau perlambatan. Jika benda mengalami percepatan (a bernilai positif) , maka benda meningkat. Sebaliknya , jikalau benda mengalami perlambatan (a bernlai negatif) , maka kecepatan benda menurun. Hubungan antara v dan t dalam gerak lurus sanggup dilukiskan lewat grafik. Pada potensi ini , edutafsi akan membahas beberapa soal cobaan nasional ihwal grafik GLBB.

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 dikehendaki oleh benda untuk meraih 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 mesti dikenang yakni kecepatan permulaan benda sama dengan nol (vo = 0) dan percepatan benda bertanda positif alasannya yakni menuju sentra bumi selaku sumber gravitasi.

Berdasarkan rancangan 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.

Soal 2 : Menentukan Perlambatan yang Dialami Benda

Perhatikan gambar di bawah ini!

Gambar tersebut berbincang grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) dari suatu 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 selaku teladan dalam menyeleksi jenis gerak lurus yang dilaksanakan oleh benda. Berikut beberapa tolok ukur yang sanggup digunakan di saat menyaksikan 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 diamati grafiknya , maka ada tiga jenis gerak lurus yang dilaksanakan benda tersebut , yakni :
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 keadaan gerak yang kita tinjau yakni keadaan ketiga , yakni di saat benda bergerak dari titik C ke D. Berdasarkan grafik , maka diperoleh data selaku berikut.

Jika v_c menyatakan kecepatan di titik C , v_d menyatakan kecepatan di titik D , dan t menyatakan waktu yang dikehendaki untuk begerak dari titik C ke D , maka ,
Dik : v_c = 5 m/s , v_d = 0 , dan t =17 – 15 = 2 sekon
Dit : a = … ?

Berdasarkan rancangan GLBB , diperoleh :
⇒ v_d = v_c − a.t
⇒ 0 = 5 − a(2)
⇒ 2a = 5
⇒ a = 5/2
⇒ a = 2 ,5 m/s²

Penyelesaian ringkas :
Karena kecepatan simpulan 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.

Soal 3 : Menentukan Jarak yang Ditempuh Benda

Grafik di bawah ini ialah grafik suatu 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 mengerjakan 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 dahulu percepatannya :
⇒ v_t = v_o + at
⇒ 12 = 0 + a(4)
⇒ 12 = 4a
⇒ a = 3 m/s²

Selanjutnya kita tentukan jarak tempuh untuk keadaan pertama. Berdasarkan rancangan GLBB , jarak tempuh sanggup dijumlah 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 rancangan GLBB , jarak tempuh sanggup dijumlah 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 dikenali , maka jarak tempuh sanggup dijumlah dengan menentuan luas daerah di bawah grafik. Pada grafik di soal , daerah di bawah grafik mulai t = 0 hingga t = 8 s berupa 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.

Soal 4 : Menentukan Waktu Berhenti

Kecepatan benda (v) yang bergerak lurus terhadap waktu (t) diperlihatkan oleh grafik v-t berikut 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 ditarik kesimpulan bahwa benda bergerak lurus berubah beraturan diperlambat dengan kecepatan permulaan 20 m/s. Artinya lama-kelamaan kecepatan benda akan menjadi nol (benda berhenti). Jika benda dimisalkan berhenti pada detik ke-t , maka t sanggup dijumlah dengan menggunakan rancangan GLBB.

Untuk menyeleksi nilai t , maka kita mesti mengetaui apalagi dahulu perlambatan yang dialami oleh benda. Untuk menyeleksi besar perlambatannya , amati 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 = v_o − 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 selaku berikut:
⇒ v_t = v_o − 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.

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 berbincang 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 besaran-besaran di atas cuma selaku isyarat kondisinya alasannya yakni dalam soal ada tiga keadaan , yakni keadaan 1 (benda bergerak dengan v konstan) , keadaan 2 (benda dipercepat) dan keadaan 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 seumpama 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 pilihan masih berbincang grafik yang tepat.

Kondisi kedua :
Pada keadaan kedua , benda mengalami percepatan sebesar 1 m/s². Karena percepatan tersebut melakukan pekerjaan 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 perkiraan 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 pilihan yang tersedia , grafik yang menyanggupi keadaan kedua ini yakni pilihan B dan C.

Kondisi ketiga :
Selanjutnya , benda mengalami perlambatan sebesar -2 hingga berhenti. Saat berhenti tentunya kecepatan benda sama dengan nol. Itu artinya untuk keadaan ketiga , v₃ = 0. Untuk keadaan ini kita mesti mencari waktunya , yakni waktu berapa usang perlambatan melakukan pekerjaan biar kecepatannya menjadi nol dan benda berhenti.

Dengan menggunakan rumus yang serupa , diperoleh:
⇒ v₃ = v₂ + a₃.t₃
⇒ 0 = 20 + (-2) t₃
⇒ 2t₃ = 20
⇒ t₃ = 10 sekon

Dari perkiraan teresebut , ternyata waktu yang dikehendaki 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 pilihan B dan C , yang berbincang keadaan tersebut yakni pilihan B. Dengan 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 berbincang titik kordinat selaku berikut (5 , 10) , (15 , 20) , dan (25 , 0). Grafik yang menyanggupi yakni grafik B.

Demikianlah pembahasan soal cobaan nasional (UN) bidang studi fisika ihwal grafik gerak lurus berubah beraturan. Jika pembahasan ini berfaedah , bantu kami membagikannya terhadap teman-teman anda lewat tombol share yang tersedia di bawah ini. Terimakasih.