KECEPATAN AWAL BENDA GERAK LURUS BERUBAH BERATURAN GLBB

Kecepatan awal benda (Vo) yaitu kecepatan mula-mula yang dimiliki oleh benda ketika pertama kali benda bergerak. Pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB), besar kecepatan awal benda akan sangat mensugesti besar kecepatan benda setelah t detik. Kecepatan yang dimiliki oleh benda menentukan sejauh apa perpindahan yang dapat ditempuh oleh benda, menentukan berapa lama waktu yang diharapkan benda untuk mencapai titik tertentu, dan menentukan percepatan yang harus diberikan biar tiba sempurna waktu. Pada artikel sebelumnya, Bahan mencar ilmu sekolah sudah membahas cara menentukan kecepatan benda setelah t detik. Pada kesempatan ini, kita akan membahas bagaimana cara menentukan kecepatan awal benda pada gerak lurus berubah beraturan.

Rumus Dasar GLBB

Dalam pembahasan gerak lurus berubah beraturan, dikenal tiga rumus dasar yang harus dikuasai. Ketiga rumus dasar tersebut sangat penting untuk dipahami karena seringkali digunakan dalam beberapa topik fisika lainnya menyerupai topik usaha, energi, momentum, gerak parabola, dinamika gerak lurus, dan sebagainya.

Rumus dasar gerak lurus berubah beraturan memang cukup sederhana karena hanya melibatkan empat besaran saja yaitu kecepatan, perpindahan, percepatan, dan waktu. Selain itu, keempat besaran tersebut juga merupakan besaran umum yang mudah untuk dipahami.

Meski demikian, tidak sedikit juga murid yang mengalami kesulitan ketika mengerjakan soal yang berkaitan dengan GLBB. Banyak murid yang hapal rumus tersebut di luar kepala, tetapi ketika melihat soal mereka tidak tahu rumus mana yang harus digunakan.

Kecepatan awal benda GLBB

Hal semacam ini umumnya terjadi karena murid tidak menguasai konsep dasarnya. Mengingat rumus saja tidak cukup untuk menguasai suatu topik. Dan cara yang paling benar untuk menguasai topik sekaligus menghapal rumus yaitu dengan mengerjakan soal-soal latihan.

Rumus dasar GLBB :
1). Vt = Vo ± at
2). Vt2 = Vo2 ± 2as
3). s = Vo.t ± ½a.t2

Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik atau setelah mencapai jarak tertentu (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = lama benda bergerak (s).

Penggunaan tanda tambah (+) atau tanda kurang (−) dalam rumus di atas bergantung pada besar percepatan benda. Jika benda mengalami percepatan positif, maka gunakan tanda tambah. Sebaliknya, jikalau benda mengalami perlambatan, maka gunakan tanda kurang.

Ketiga rumus di atas bahwasanya tidak terlalu sulit untuk dihapal ataupun dipahami. Yang paling penting, selain menghapal rumusnya, kita juga harus mengerti besaran-besaran apa yang digunakan dalam rumus itu dan apa satuannya.

Mengetahui satuan merupakan hal sangat penting dalam fisika karena dengan melihat satuan yang ditulis dalam soal kita mampu memastikan besaran apa yang diketahui dan besaran apa yang ditanya. Dalam beberapa kasus, kita bahkan mampu menyelesaikan soal dengan memanfaatkan satuan dan dimensi meskipun kita lupa rumusnya.

Baca juga : Kecepatan Setelah t Detik pada Gerak Lurus Berubah Beraturan.

Menentukan Kecepatan Awal Benda pada GLBB

Sebenarnya, salah satu cara untuk mempermudah memahami soal-soal fisika yaitu dengan cara menulis beberapa besaran yang diketahui dalam soal. Dengan menulis besaran-besaran yang diketahui, maka kita akan lebih mudah menentukan rumus mana yang paling tepat.

Pada GLBB, kita dapat menggunakan ketiga rumus dasar tersebut untuk menentukan besar kecepatan awal. Rumus mana yang digunakan bergantung pada besaran apa yang diketahui dalam soal. Secara umum, ada empat kemungkinan besaran-besaran yang diketahui sebagai berikut:

#1 Kecepatan Setelah t detik, Percepatan, dan Waktu Diketahui
Jika kecepatan benda setelah t detik, percepatan, dan lama benda bergerak diketahui dalam soal, maka besar kecepatan awal benda dapat dihitung dengan menggunakan rumus pertama sebagai berikut:
⇒ Vt = Vo ± at
⇒ Vo = Vt ∓ at

Kecepatan awal jikalau benda dipercepat:

Vo = Vt − at

Jika kecepatan benda dipercepat, maka kecepatan awal benda tentu lebih kecil daripada kecepatan setelah t detik sehingga tanda operasi yang digunakan yaitu tanda kurang.

Kecepatan awal jikalau benda diperlambat:

Vo = Vt + at

Jika kecepatan benda diperlambat, maka kecepatan awal benda lebih besar daripada kecepatan benda setelah t detik sehingga tanda operasi yang digunakan yaitu tanda tambah.

Keterangan :
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
t = lama benda bergerak (s).

Contoh Soal :
Sebuah benda bergerak lurus berubah beraturan dengan percepatan 4 m/s2. Jika dalam waktu 2 detik kecepatan benda menjadi 40 m/s, maka tentukanlah kecepatan awal benda.

Pembahasan :
Dik : Vt = 40 m/s, t = 2 s, a = 4 m/s2.
Dit : Vo = ….. ?

Kecepatan awal benda :
⇒ Vo = Vt – at
⇒ Vo = 40 – 4(2)
⇒ Vo = 40 – 8
⇒ Vo = 32 m/s

Jadi, kecepatan awal benda tersebut yaitu 32 m/s. Perhatikan bahwa besar kecepatan awal benda harus lebih kecil dari kecepatan benda setelah t detik (32 < 40) karena benda mengalami percepatan.

Baca juga : Kecepatan Awal Benda untuk Gerak Vertikal ke Atas.

#2 Kecepatan Setelah t detik, Percepatan, dan Perpindahan Diketahui
Jika kecepatan setelah t detik, percepatan, dan perpindahan benda diketahui, maka besar kecepatan awal benda dapat ditentukan menggunakan rumus kedua, yaitu:

Vt2 = Vo2 ± 2as

Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
± = tambah jikalau benda dipercepat, kurang jikalau benda diperlambat.

Contoh Soal :
Sebuah benda bergerak lurus berubah beraturan mengalami perlambatan sebesar 4 m/s2. Jika benda berhenti setelah menempuh jarak sejauh 50 meter, maka tentukanlah besar kecepatan awal benda.

Pembahasan : 
Dik : Vt = 0, a = 4 m/s2, s = 50 m
Dit : Vo = … ?

Karena benda mengalami perlambatan, maka kecepatan benda setelah t detik lebih kecil dari kecepatan awalnya. Pada soal benda dikatakan berhenti berarti kecepatan hasilnya sama dengan nol.

Karena benda diperlambat, maka berlaku:
⇒ Vt2 = Vo2 – 2as (perhatikan tanda kurang dalam rumusnya)
⇒ 02 = Vo2 – 2(4)(50)
⇒ 0 = Vo2 – 400
⇒ Vo2 = 400
⇒ Vo = 20 m/s

Jadi, kecepatan awal benda tersebut yaitu 20 m/s.

#3 Perpindahan, Percepatan, dan Waktu Diketahui
Jika perpindahan, percepatan, dan lama benda bergerak diketahui dalam soal, maka besar kecepatan awal benda dapat dihitung menggunakan rumus ketiga sebagai berikut:

s = Vo.t ± ½a.t2

Keterangan :
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
a = percepatan benda (m/s2)
s = perpindahan benda (m)
t = lama benda bergerak (s).

Contoh Soal :
Sebuah kendaraan beroda empat bergerak dengan percepatan konstan sebesar 10 m/s2. Agar kendaraan beroda empat dapat menempuh jarak sejauh 200 meter dalam waktu 4 detik, maka tentukan kecepatan awal yang harus dimiliki mobil.

Pembahasan :
Dik : s = 200 m, t = 4s, a = 10 m/s2.
Dit : Vo = … ?

Kecepatan awal kendaraan beroda empat :
⇒ s = Vo.t + ½a.t2
⇒ 200 = Vo.(4) + ½(10).(4)2
⇒ 200 = 4Vo + 80
⇒ 200 – 80 = 4Vo
⇒ 120 = 4Vo
⇒ 4Vo = 120
⇒ Vo = 30 m/s

Jadi, kecepatan awal kendaraan beroda empat tersebut harus 30 m/s biar mampu mencapai jarak sejauh 200 meter dalam waktu 4 detik.

#4 Perubahan Kecepatan Benda Diketahui
Perubahan kecepatan yaitu selisih antara kecepatan final dengan kecepatan awal benda. Jika benda dipercepat, maka perubahan kecepatan sama dengan pertambahan kecepatan. Sebaliknya, jikalau benda mengalami perlambatan, maka perubahan kecepatan sama dengan penurunan kecepatan.

ΔV = Vt − Vo

Keterangan :
ΔV = perubahan kecepatan (m/s)
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)

Contoh Soal :
Sebuah benda yang bergerak lurus mengalami percepatan konstan sehingga kecepatannya meningkat teratur. Jika pada detik ke-4 kecepatan benda bertambah sebesar 6 m/s sehingga kecepatannya pada detik itu menjadi 32 m/s, maka tentukanlah kecepatan awal benda.

Pembahasan :
Dik : Vt = 32 m/s, ΔV = 6 m/s, t = 4 s
Dit : Vo = ….?

Kecepatan awal benda :
⇒ ΔV = Vt − Vo
⇒ 6 = 32 − Vo
⇒ Vo = 32 − 6
⇒ Vo = 26 m/s

Jadi, kecepatan awal benda yaitu 26 m/s.

Baca juga : Kecepatan Awal Benda untuk Gerak Vertikal ke Bawah.