Mari menyingkap tirai keajaiban gerak lurus! Dalam dunia fisika yang menakjubkan, gerak lurus merupakan keasyikan tersendiri. Garis lurus yang membentang, menggambarkan lintasan yang ditempuh benda-benda berkelana. Contoh soal gerak lurus menjadi cerminan nyata pemahaman kita terhadap konsep-konsep fundamental yang mengiringinya. Melalui perjalanan singkat ini, kita akan menelusuri contoh-contoh soal yang menguji keluasan pengetahuan tentang gerak lurus, sekaligus mengagumi harmoni yang terkandung di dalamnya.
Contoh Soal Gerak Lurus Beraturan
Bayangkan diri Anda sebagai seorang pengemudi yang cekatan, mengendalikan mobil mewah Anda di jalan tol yang membentang lurus bagai anak panah. Mobil ini bergerak dengan kecepatan konstan, seperti jarum jam yang berdetak, tidak mengalami percepatan maupun perlambatan.
Pada titik tertentu, Anda melihat sebuah rambu jalan yang menunjukkan batas kecepatan 100 km/jam. Anda menyesuaikan pedal gas untuk menjaga kecepatan mobil tepat pada angka tersebut. Mobil melaju dengan tenang dan tanpa hambatan, menempuh jarak yang semakin bertambah setiap detiknya.
Kecepatan yang konstan ini merupakan ciri khas dari gerak lurus beraturan. Dalam fisika, gerak ini didefinisikan sebagai gerakan suatu benda yang menempuh jarak yang sama dalam selang waktu yang sama. Dengan kata lain, lintasan benda membentuk garis lurus dan kecepatannya tetap.
Contoh Soal
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 60 km/jam selama 3 jam. Tentukan jarak yang ditempuh mobil tersebut.
Jawab:
1. Konversi kecepatan dari km/jam ke m/s: 60 km/jam = 60 x (1000 m / 3600 s) = 16,67 m/s
2. Kalikan kecepatan dengan waktu: 16,67 m/s x 3 jam x (3600 s / jam) = 187.200 meter
Jadi, jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 187.200 meter atau 187,2 km.
Contoh Soal Gerak Lurus Berubah Beraturan
Seorang pembalap mobil memulai balapan dari keadaan diam dengan percepatan konstan sebesar 10 m/s2. Tentukan kecepatan mobil setelah menempuh jarak 200 meter.
Jawab:
Rumus:
v2 = u2 + 2as
di mana:
- v adalah kecepatan akhir (m/s)
- u adalah kecepatan awal (m/s)
- a adalah percepatan (m/s2)
- s adalah jarak yang ditempuh (m)
Langkah-langkah:
- Masukkan nilai yang diketahui ke dalam rumus:
- Sederhanakan:
- Ambil akar kuadrat dari kedua sisi:
v2 = 02 + 2(10 m/s2)(200 m)
v2 = 4000 m2/s2
v = 20 m/s
Jadi, kecepatan mobil setelah menempuh jarak 200 meter adalah 20 m/s.
Contoh Soal Gerak Lurus Melingkar
Pada suatu titik yang berputar dengan kecepatan sudut 10 rad/s, sebuah benda bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika jari-jari putaran benda tersebut adalah 5 m, tentukan:
a. Kecepatan linear benda
b. Percepatan sentripetal benda
c. Percepatan total benda
c. Percepatan Total Benda
Percepatan total benda merupakan resultan dari kecepatan linear dan kecepatan sudut. Dalam hal ini, kecepatan linear memberikan kontribusi berupa percepatan sentripetal, sedangkan kecepatan sudut memberikan kontribusi berupa percepatan tangensial. Percepatan tangensial tegak lurus terhadap percepatan sentripetal, sehingga percepatan total merupakan resultan dari keduanya yang membentuk diagonal dari persegi panjang.
Besar percepatan total (a) dapat dihitung menggunakan teorema Pythagoras:
a = √(a_s² + a_t²)
di mana:
– a_s adalah percepatan sentripetal
– a_t adalah percepatan tangensial
Setelah menghitung percepatan sentripetal dan percepatan tangensial, maka percepatan total benda dapat dihitung sebagai:
a = √(200² + 100²) = 223,61 m/s²
Contoh soal gerak lurus merupakan pengungkapan konkret konsep fisika yang memukau. Melalui penyelesaian soal yang menantang, kita menyelami dunia dinamika benda bergerak, mengungkap misteri kecepatan, jarak, dan waktu. Setiap pertanyaan adalah sebuah petualangan intelektual, menuntun kita memahami gerak lurus sebagai simfoni ketepatan dan keindahan. Menariknya, soal-soal ini seperti lukisan kanvas kosong, mengundang kita untuk menorehkan kreativitas dan logika, menyingkap harmoni angka yang tersembunyi di balik gerakan berirama.