HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada Seri Fisika Dasar kali ini kita akan membahas topik dalam kinematika yakni, grafik GLB dan GLBB. Tulisan ini kami buat untuk membantu Anda dalam memahami konsep kinematika gerak lurus khusunya bagaimana grafik glb dan glbb.
Pembahasan akan fokus membahas bagaimana bentuk grafik hubungan posisi, kecepatan, dan percepatan terhadap waktu pada gerak lurus beraturan (glb) dan gerak lurus berubah beraturan (glbb).
Baca Juga: Gerak Parabola pada Bidang Miring
A. Grafik glb (gerak lurus beraturan)
Kinematika merupakan salah satu topik dalam fisika yang membahas tentang gerak tanpa memperhitungkan penyebab geraknya, yang salah satu topik bahasannya adalah gerak lurus beraturan (glb).
Gerak lurus beraturan merupakan gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan yang tetap (konstan). Contoh nyata benda yang bergerak lurus beraturan sulit kita di temukan, kalaupun ada, benda tersebut sudah di kondisikan agar dapat bergerak lurus beraturan. Hal ini karena, pada umumnya benda ketika bergerak, cenderung mengalami gesekan, sehingga kecepatannnya berubah.
Dalam kinematika gerak lurus beraturan (GLB), terdapat tiga bentuk grafik yang perlu Anda pahami, tiga grafik tersebut yakni,
- Grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t)
- hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t)
- Grafik hubungan percepatan terhadap waktu (a-t)
Mari kita bahas satu persatu!
1. Grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t) – Grafik GLB dan GLBB
Bentuk grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t) pada gerak lurus beraturan (glb) di berikan dalam gambar 1.1a.
Gambar 1.1 di atas menunjukkan bahwa hubungan antara posisi (x) dengan waktu (t) berbanding lurus. Indikasi berbanding lurus ini terlihat dari grafik yang berbentuk garis lurus. Semakin besar waktu t maka semakin besar pula posisi x benda. Grafik menunjukkan, posisi benda bertambah secara teratur dengan bertambahnya waktu. Ini merupakan ciri-ciri dari gerak lurus beraturan (glb).
Untuk lebih memahami tentang grafik glb, perhatikan grafik di bawah ini.
Berdasarkan grafik di atas, apakah benda bergerak lurus beraturan (glb)?
Jawabnya, betul. Gambar 1.1b menampilkan contoh grafik benda yang bergerak lurus beraturan (glb). Benda dikatakan bergerak lurus beraturan jika grafik posisi x terhadap waktu t berbentuk garis lurus. Pada saat t = 0 s, posisi benda berada di titik 5 m sebelah kanan titik acuan (sumbu x = 0 m). Kemudian, pada saat t = 3 s, benda sudah berada di titik acuan (posisi x = 0 m). Benda terus bergerak ke kiri (ke arah sb-x negatif) sampai berada di titik x = -2 m. Posisi -2 m ini berada di sebalah kiri titik acuan (x = 0).
Baca juga: Rumus GLBB
Bagaimana cara menentukan besar kecepatan rata-rata dari grafik glb?
Berdasarkan gambar 1.1a, besar kecepatan rata-rata dapat di tentukan dengan mencari gradien garis m (kemiringan garis).
Secara manual, besar kecepatan rata-rata dapat di hitung dengan mencari besar tangen sudut alfa dari gambar 1.1c.
Selain secara manual, Anda juga dapat menggunakan microsoft excel untuk mendapatkan gradien m dari grafik. Gradien garis diberikan dalam persamaan garis lurus,
y = mx + c
m merupakan gradien garis. Besar gradien garis m dari grafik adalah nilai kecepatan rata-rata benda pada gerak lurus beraturan (glb).
Dari grafik kita peroleh persamaan garis lurus yaitu,
y = 2,5 x
Karena variabel pada sumbu x adalah waktu t, dan sumbu y adalah posisi x, maka persamaan ini menjadi,
x = 2,5 t
Dari persamaan x = 2,5 t, kita peroleh besar kemiringan garis atau gradien m adalah 2,5. Oleh karena, kemiringan garis atau gradien m pada grafik posisi x (sumbu y) terhadap waktu t (sumbu x), merupakan kecepatan rata-rata, maka diperoleh kecepatan rata-rata benda berdasarkan grafik adalah 2,5 m/s.
2. Grafik hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t)
Bentuk grafik GLB untuk hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t) di berikan dalam gambar 1.2a.
Gambar 1.2a menunjukkan bahwa benda bergerak dengan kecepatan konstan sebesar p. Jika di berikan grafik seperti ini, kita dapat menentukan panjang lintasan atau perubahan posisi atau jarak tempuh benda dengan mencari luas daerah yang di bentuk kurva dengan sumbu t.
Berdasarkan gambar 1.2b, panjang lintasan atau jarak tempuh (S) dari t1 sampai t2 adalah sebesar,
S = luas daerah yang di arsir = p x (t2 – t1)
Baca juga: Perbedaan Kelajuan dan Kecepatan
3. Grafik hubungan percepatan terhadap waktu (a-t) – Grafik GLB dan GLBB
Bentuk grafik GLB untuk hubungan percepatan terhadap waktu (a-t) di berikan dalam gambar 1.3.
Gambar 1.3 menampilkan grafik percepatan terhadap waktu pada gerak glb, terlihat bahwa percepatan benda nol. Hal ini karena pada gerak lurus beraturan (GLB) besar kecepatan benda tetap (konstan).
B. Grafik glbb (gerak lurus berubah beraturan)
Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) merupakan gerak benda pada lintasan lurus dengan percepatan tetap (konstan). Contoh benda yang mengalami gerak lurus berubah beraturan adalah batu yang di jatuhkan dari suatu ketinggian atau batu yang di lemparkan vertikal keatas. Batu yang di jatuhkan akan mengalami percepatan +g, sedangkan benda yang di lemparkan vertikal keatas akan mengalami perlambatan -g. Tanda + dan – menunjukkan arah percepatan benda.
Seperti pada glb, bentuk grafik glbb juga dapat di sajikan dalam tiga model grafik yakni,
- Grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t)
- hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t)
- Grafik hubungan percepatan terhadap waktu (a-t)
Mari kita bahas satu persatu!
1. Grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t) – Grafik GLB dan GLBB
Bentuk grafik hubungan posisi terhadap waktu (x-t) untuk gerak lurus berubah beraturan (glbb) memiliki dua bentuk yakni gerak benda yang di percepat dan gerak benda yang di perlambat. Grafik posisi terhadap waktu (x-t) benda yang mengalami percepatan di berikan dalam gambar 2.1a.
Bentuk grafik posisi terhadap waktu (x-t) benda yang mengalami perlambatan di berikan dalam gambar 2.1b.
Perhatikan kedua gambar grafik s-t pada GLBB di atas. Untuk gerak benda yang mengalami percepatan (a bernilai positif), kurvanya berbentuk parabola terbuka ke atas, sedangkan benda yang mengalami perlambatan (a bernilai negatif), kurvanya berbentuk parabola terbuka ke bawah.
Baca Juga: Perbedaan Jarak dan Perpindahan
2. Grafik hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t)
Bentuk grafik hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk gerak glbb di percepat (a bernilai positif) di berikan dalam gambar 2.2a.
Bentuk grafik hubungan kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk gerak glbb di perlambat (a bernilai negatif) di berikan dalam gambar 2.2b.
Berdasarkan gambar 2.2a dan 2.2b, besar percepatan rata-rata dapat kita peroleh dengan dengan menganalisis besar tangen sudut alfa. Selain itu, melalui grafik kecepatan v dan waktu t kita dapat memperoleh jarak tempuh benda (S), dengan menghitung luas daerah di bawah kurva (daerah yang di arsir).
S = Luas daerah yang diarsir
Bagaimana persamaannya? Tentu di sesuaikan dengan bentuk daerah yang di arsir.
3. Grafik hubungan percepatan terhadap waktu (a-t) – Grafik GLB dan GLBB
Bentuk grafik GLBB untuk hubungan percepatan terhadap waktu (a-t) di berikan dalam gambar 2.3a.
Gambar 2.3a menunjukkan bahwa benda bergerak dengan percepatan konstan sebesar a. Jika di berikan grafik seperti ini, kita dapat menentukan kecepatan rata-rata dengan mencari luas daerah yang di bentuk kurva dengan sumbu t.
Berdasarkan gambar 2.3b, kecepatan rata-rata (v) dari t1 sampai t2 adalah sebesar,
v = luas daerah yang di arsir = a x (t2 – t1)
File PDF dapat Anda download pada tautan berikut ini Klik disini!
Demikian semoga bermanfaat.