Gerak Lurus
Daftar Isi
A. Pengantar & Apersepsi
"Setiap pagi, Andi berangkat ke sekolah dengan berjalan kaki. Ia melewati jalan yang lurus dari rumah ke sekolah. Terkadang ia berjalan dengan kecepatan tetap, terkadang ia mempercepat langkahnya saat melihat jam sudah menunjukkan pukul 07.00. Pernah suatu hari, ia hampir terlambat dan harus berlari."
Pertanyaan Apersepsi: Bagaimana cara menentukan apakah Andi akan tiba tepat waktu? Apa yang dimaksud dengan kecepatan tetap? Bagaimana jika Andi mempercepat langkahnya?
Gerak Lurus adalah gerak suatu benda yang lintasannya berbentuk garis lurus. Gerak lurus dibedakan menjadi:
- Gerak Lurus Beraturan (GLB) — kecepatan tetap (percepatan = 0)
- Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) — percepatan tetap
✅ Mobil melaju di jalan tol yang lurus
✅ Orang berjalan di koridor yang lurus
✅ Bola menggelinding di lantai datar
✅ Kereta api bergerak di rel yang lurus
B. Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan tetap (konstan). Percepatan benda = 0.
Ciri-ciri GLB:
-
Lintasan berbentuk garis lurus
-
Kecepatan tetap (besar dan arah tidak berubah)
-
Percepatan = 0
-
Jarak tempuh berbanding lurus dengan waktu
Rumus GLB:
- Grafik s - t (jarak vs waktu): berupa garis lurus miring (kemiringan = kecepatan)
- Grafik v - t (kecepatan vs waktu): berupa garis mendatar (kecepatan konstan)
C. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan berubah secara beraturan (konstan).
Ciri-ciri GLBB:
-
Lintasan berbentuk garis lurus
-
Percepatan Tetap (a) Percepatan atau perlambatan benda bernilai konstan (tidak berubah) setiap waktu.
-
Kecepatan Berubah Beraturan:Kecepatan benda bisa bertambah secara teratur (GLBB dipercepat) atau berkurang secara teratur (GLBB
Rumus GLBB:
- Grafik s - t (jarak vs waktu): berupa garis lengkung (parabola)
- Grafik v - t (kecepatan vs waktu): berupa garis lurus miring (kecepatan berubah konstan)
- Grafik a - t percepatan vs waktu): Membentuk garis horizontal lurus
D. Jarak Henti
"Saat mobil melaju kencang dan tiba-tiba ada penghalang di depan, pengemudi harus segera menginjak rem. Namun, mobil tidak langsung berhenti. Mobil masih melaju beberapa meter sebelum akhirnya berhenti total. Jarak yang ditempuh selama proses pengereman inilah yang disebut jarak henti."
Jarak Henti adalah jarak total yang ditempuh oleh benda dari saat pengemudi menyadari bahaya sampai benda berhenti total.
Jarak henti terdiri dari dua komponen:
Jarak yang ditempuh selama waktu reaksi (waktu dari sadar bahaya sampai menginjak rem).
\[ s_r = v \times t_r \]
\(t_r\) = waktu reaksi (rata-rata 0,5 - 1,5 detik)
Jarak yang ditempuh selama proses pengereman (dari rem diinjak sampai berhenti).
\[ s_p = \frac{v^2}{2a} \]
\(a\) = perlambatan saat pengereman
\[ s_{total} = s_r + s_p = (v \times t_r) + \frac{v^2}{2a} \]
Semakin tinggi kecepatan, semakin panjang jarak henti!
- Kecepatan awal — semakin cepat, jarak henti semakin panjang
- Kondisi jalan — jalan basah/lunak memperpanjang jarak henti
- Kondisi rem — rem aus memperpanjang jarak henti
- Waktu reaksi pengemudi — pengemudi mengantuk/mabuk memperpanjang jarak henti
- Ban kendaraan — ban botak memperpanjang jarak henti
E. Gerak Vertikal
"Saat kamu melempar bola ke atas, bola akan bergerak naik, berhenti sesaat di titik tertinggi, lalu jatuh kembali ke bawah. Inilah contoh gerak vertikal dalam kehidupan sehari-hari."
1. Gerak Jatuh Bebas (GJB)
Gerak benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu tanpa kecepatan awal (\(v_0 = 0\)) dan hanya dipengaruhi oleh gravitasi (\(g\)).
Rumus: \[ v_t = g \times t \] \[ h = \frac{1}{2} g \times t^2 \] \[ v_t^2 = 2 \times g \times h \]
2. Gerak Vertikal ke Atas (GVA)
Gerak benda yang dilempar ke atas dengan kecepatan awal \(v_0\) dan dipengaruhi oleh gravitasi \(g\) yang memperlambat gerak benda.
Rumus: \[ v_t = v_0 - g \times t \] \[ h = v_0 \times t - \frac{1}{2} g \times t^2 \] \[ v_t^2 = v_0^2 - 2 \times g \times h \]
Di titik tertinggi: \(v_t = 0\)
\[ t_{maks} = \frac{v_0}{g} \] \[ h_{maks} = \frac{v_0^2}{2g} \]
3. Gerak Vertikal ke Bawah (GVB)
Gerak benda yang dilempar ke bawah dengan kecepatan awal \(v_0\) dan dipengaruhi oleh gravitasi \(g\) yang mempercepat gerak benda.
Rumus: \[ v_t = v_0 + g \times t \] \[ h = v_0 \times t + \frac{1}{2} g \times t^2 \] \[ v_t^2 = v_0^2 + 2 \times g \times h \]
Di permukaan Bumi, \(g = 9,8 \text{ m/s}^2\) atau sering dibulatkan menjadi \(10 \text{ m/s}^2\).
F. Rangkuman Rumus Kinematika Gerak Lurus
| Jenis Gerak | Rumus | Keterangan |
|---|---|---|
| GLB | \(s = v \times t\) | Kecepatan tetap |
| GLBB | \(v_t = v_0 \pm at\) \(s = v_0t \pm \frac{1}{2}at^2\) \(v_t^2 = v_0^2 \pm 2as\) |
Percepatan tetap |
| Jatuh Bebas | \(v_t = gt\) \(h = \frac{1}{2}gt^2\) \(v_t^2 = 2gh\) |
\(v_0 = 0\) |
| Vertikal ke Atas | \(v_t = v_0 - gt\) \(h = v_0t - \frac{1}{2}gt^2\) \(v_t^2 = v_0^2 - 2gh\) |
\(g\) memperlambat |
| Vertikal ke Bawah | \(v_t = v_0 + gt\) \(h = v_0t + \frac{1}{2}gt^2\) \(v_t^2 = v_0^2 + 2gh\) |
\(g\) mempercepat |
| Jarak Henti | \(s_{total} = (v \times t_r) + \frac{v^2}{2a}\) | \(t_r\) = waktu reaksi |
G. Contoh Soal Literasi
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep fisika dalam kehidupan nyata.
Cerita:
Setiap pagi, Rina berangkat ke sekolah dengan berjalan kaki. Jarak rumah Rina ke sekolah adalah 1.200 meter.
Rina berjalan dengan kecepatan tetap 1,5 m/s. Agar tidak terlambat, Rina harus tiba di sekolah sebelum pukul 07.00.
Jika Rina berangkat pukul 06.45, apakah Rina akan tiba tepat waktu? Berapa lama waktu yang dibutuhkan Rina?
Diketahui: \(s = 1.200\) m, \(v = 1,5\) m/s
Waktu yang dibutuhkan: \[ t = \frac{s}{v} = \frac{1.200}{1,5} = 800 \text{ detik} = 13 \text{ menit } 20 \text{ detik} \] Rina berangkat pukul 06.45, maka tiba pukul 06.45 + 13 menit 20 detik = 06.58.20.
Karena 06.58.20 < 07.00, maka Rina tiba tepat waktu.
Cerita:
Pak Budi mengendarai mobil dengan kecepatan 72 km/jam (20 m/s) di jalan raya.
Tiba-tiba, seorang anak kecil menyeberang di depan mobilnya pada jarak 30 meter.
Waktu reaksi Pak Budi adalah 0,8 detik dan perlambatan maksimum mobil saat pengereman adalah 5 m/s².
Apakah Pak Budi dapat berhenti tepat sebelum menabrak anak tersebut?
Diketahui: \(v = 20\) m/s, \(t_r = 0,8\) s, \(a = 5\) m/s²
Jarak reaksi: \[ s_r = v \times t_r = 20 \times 0,8 = 16 \text{ m} \] Jarak pengereman: \[ s_p = \frac{v^2}{2a} = \frac{20^2}{2 \times 5} = \frac{400}{10} = 40 \text{ m} \] Jarak henti total: \[ s_{total} = s_r + s_p = 16 + 40 = 56 \text{ m} \] Karena jarak henti (56 m) > jarak anak (30 m), maka Pak Budi tidak dapat berhenti tepat waktu dan akan menabrak anak tersebut.
Cerita:
Dalam sebuah lomba panjat pinang, seorang peserta melempar tali ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s.
Tali tersebut bergerak vertikal ke atas. Jika percepatan gravitasi \(g = 10\) m/s²,
a. Berapa ketinggian maksimum yang dicapai tali?
b. Berapa waktu yang dibutuhkan tali untuk mencapai titik tertinggi?
Diketahui: \(v_0 = 15\) m/s, \(g = 10\) m/s²
a. Ketinggian maksimum: \[ h_{maks} = \frac{v_0^2}{2g} = \frac{15^2}{2 \times 10} = \frac{225}{20} = 11,25 \text{ m} \] b. Waktu mencapai titik tertinggi: \[ t_{maks} = \frac{v_0}{g} = \frac{15}{10} = 1,5 \text{ detik} \]
Cerita:
Seorang atlet lari sedang berlatih untuk persiapan lomba. Ia memulai lari dari keadaan diam
dan mencapai kecepatan 10 m/s dalam waktu 4 detik dengan percepatan tetap.
a. Berapa percepatan atlet tersebut?
b. Berapa jarak yang ditempuh selama 4 detik pertama?
Diketahui: \(v_0 = 0\) m/s, \(v_t = 10\) m/s, \(t = 4\) s
a. Percepatan: \[ a = \frac{v_t - v_0}{t} = \frac{10 - 0}{4} = 2,5 \text{ m/s}^2 \] b. Jarak yang ditempuh: \[ s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 = 0 \times 4 + \frac{1}{2} \times 2,5 \times 4^2 = 0 + 1,25 \times 16 = 20 \text{ m} \]
Cerita:
Seorang petugas penyelamat hewan melihat seekor burung kecil jatuh dari sarangnya di ketinggian 20 meter.
Petugas tersebut ingin menangkap burung tepat sebelum menyentuh tanah.
a. Berapa waktu yang dibutuhkan burung untuk mencapai tanah?
b. Berapa kecepatan burung saat menyentuh tanah? (\(g = 10\) m/s²)
Diketahui: \(h = 20\) m, \(g = 10\) m/s², \(v_0 = 0\)
a. Waktu jatuh: \[ h = \frac{1}{2} g t^2 \Rightarrow t = \sqrt{\frac{2h}{g}} = \sqrt{\frac{2 \times 20}{10}} = \sqrt{4} = 2 \text{ detik} \] b. Kecepatan saat menyentuh tanah: \[ v_t = g \times t = 10 \times 2 = 20 \text{ m/s} \]
H. Latihan Soal Interaktif
Jawablah soal-soal berikut dengan mengetik jawaban pada kotak yang tersedia, lalu klik "Cek" untuk mengetahui hasilnya.
a. waktu tempuh benda hingga mencapai tanah, dan
b. kecepatan saat menyentuh tanah!
a. waktu untuk mencapai tinggi maksimum, dan
b. tinggi maksimum!


