Gerak lurus merupakan salah satu topik fundamental dalam pelajaran Fisika di tingkat Sekolah Menengah Pertama (SMP). Memahami konsep gerak lurus bukan hanya penting untuk menjawab soal ujian, tetapi juga menjadi dasar untuk mempelajari topik fisika yang lebih kompleks di jenjang selanjutnya. Kelas 2 SMP menjadi momen krusial untuk mengasah pemahaman ini, terutama melalui latihan soal yang variatif.
Dalam artikel ini, kita akan mengupas tuntas contoh-contoh soal gerak lurus yang sering muncul di kelas 2 SMP, lengkap dengan penjelasan langkah demi langkah penyelesaiannya. Tujuannya adalah agar para siswa dapat lebih percaya diri dalam menghadapi berbagai tipe soal dan mampu mengaplikasikan rumus-rumus yang telah dipelajari.
Memahami Konsep Dasar Gerak Lurus
Sebelum menyelami contoh soal, mari kita segarkan kembali ingatan tentang konsep-konsep kunci dalam gerak lurus:
- Gerak Lurus Beraturan (GLB): Gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan konstan (tetap). Artinya, dalam selang waktu yang sama, perpindahan yang ditempuh benda juga sama.
- Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB): Gerak benda pada lintasan lurus dengan percepatan konstan. Percepatan ini bisa positif (semakin cepat) atau negatif (semakin lambat, sering disebut perlambatan).
- Jarak: Total panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda.
- Perpindahan: Perubahan posisi suatu benda, diukur dari posisi awal ke posisi akhir, dengan memperhatikan arah.
- Kecepatan: Laju perubahan posisi suatu benda, diukur sebagai perpindahan per satuan waktu.
- Percepatan: Laju perubahan kecepatan suatu benda, diukur sebagai perubahan kecepatan per satuan waktu.
Rumus-Rumus Penting dalam Gerak Lurus
Untuk menyelesaikan soal-soal gerak lurus, kita perlu menguasai beberapa rumus utama:
Untuk Gerak Lurus Beraturan (GLB):
- Jarak (s): $s = v times t$
- Kecepatan (v): $v = s / t$
- Waktu (t): $t = s / v$
Dimana:
- $s$ = jarak (dalam meter, m)
- $v$ = kecepatan (dalam meter per detik, m/s)
- $t$ = waktu (dalam detik, s)
Untuk Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB):
- Kecepatan Akhir ($v_t$): $v_t = v_0 + a times t$
- Jarak Tempuh ($s$): $s = v_0 times t + 1/2 times a times t^2$
- Kuadrat Kecepatan Akhir ($v_t^2$): $v_t^2 = v_0^2 + 2 times a times s$
Dimana:
- $v_t$ = kecepatan akhir (m/s)
- $v_0$ = kecepatan awal (m/s)
- $a$ = percepatan (m/s²)
- $t$ = waktu (s)
- $s$ = jarak tempuh (m)
Catatan Penting:
- Jika benda mengalami perlambatan, nilai percepatan ($a$) akan bernilai negatif.
- Satuan harus konsisten. Jika kecepatan dalam km/jam, ubah ke m/s. Jika waktu dalam menit, ubah ke detik.
Contoh Soal dan Pembahasannya
Mari kita mulai dengan beberapa contoh soal yang sering dihadapi siswa kelas 2 SMP:
Contoh Soal 1 (GLB – Menghitung Jarak)
Sebuah mobil bergerak lurus dengan kecepatan konstan 20 m/s. Berapakah jarak yang ditempuh mobil tersebut dalam waktu 15 detik?
Pembahasan:
Soal ini menanyakan tentang jarak yang ditempuh benda yang bergerak dengan kecepatan konstan. Ini adalah ciri khas Gerak Lurus Beraturan (GLB).
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan ($v$) = 20 m/s
- Waktu ($t$) = 15 s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Jarak ($s$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLB untuk mencari jarak adalah: $s = v times t$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$s = 20 , textm/s times 15 , texts$
$s = 300 , textm$
Jadi, jarak yang ditempuh mobil tersebut adalah 300 meter.
Contoh Soal 2 (GLB – Menghitung Waktu)
Seorang pelari berlari menempuh jarak 100 meter dengan kecepatan tetap 5 m/s. Berapa lama waktu yang dibutuhkan pelari tersebut untuk menempuh jarak tersebut?
Pembahasan:
Soal ini juga berkaitan dengan GLB, tetapi kali ini kita diminta untuk mencari waktu.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Jarak ($s$) = 100 m
- Kecepatan ($v$) = 5 m/s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Waktu ($t$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Kita bisa menggunakan rumus GLB $s = v times t$, kemudian kita ubah untuk mencari $t$: $t = s / v$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$t = 100 , textm / 5 , textm/s$
$t = 20 , texts$
Jadi, waktu yang dibutuhkan pelari tersebut adalah 20 detik.
Contoh Soal 3 (GLB – Menghitung Kecepatan)
Sebuah sepeda melaju sejauh 500 meter dalam waktu 2 menit. Berapakah kecepatan sepeda tersebut dalam satuan m/s?
Pembahasan:
Soal ini adalah GLB yang memerlukan sedikit penyesuaian satuan.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Jarak ($s$) = 500 m
- Waktu ($t$) = 2 menit
-
Identifikasi yang ditanya:
- Kecepatan ($v$) = ? (dalam m/s)
-
Konversi satuan:
Waktu dalam menit perlu diubah ke detik agar sesuai dengan satuan kecepatan yang diminta (m/s).
1 menit = 60 detik
Maka, 2 menit = $2 times 60 , texts = 120 , texts$ -
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLB untuk mencari kecepatan adalah: $v = s / t$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$v = 500 , textm / 120 , texts$
$v approx 4.17 , textm/s$
Jadi, kecepatan sepeda tersebut adalah sekitar 4.17 m/s.
Contoh Soal 4 (GLBB – Menghitung Kecepatan Akhir dengan Percepatan Positif)
Sebuah motor mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan sebesar 2 m/s². Berapakah kecepatan motor tersebut setelah bergerak selama 10 detik?
Pembahasan:
Soal ini adalah Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) karena ada percepatan yang mengubah kecepatan.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 0 m/s (karena mulai dari keadaan diam)
- Percepatan ($a$) = 2 m/s²
- Waktu ($t$) = 10 s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Kecepatan akhir ($v_t$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLBB untuk mencari kecepatan akhir adalah: $v_t = v_0 + a times t$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$v_t = 0 , textm/s + (2 , textm/s² times 10 , texts)$
$v_t = 0 , textm/s + 20 , textm/s$
$v_t = 20 , textm/s$
Jadi, kecepatan motor setelah bergerak selama 10 detik adalah 20 m/s.
Contoh Soal 5 (GLBB – Menghitung Kecepatan Akhir dengan Perlambatan)
Sebuah mobil balap sedang melaju dengan kecepatan 40 m/s. Pengemudi kemudian mengerem mobilnya sehingga mengalami perlambatan sebesar 5 m/s². Berapakah kecepatan mobil setelah direm selama 3 detik?
Pembahasan:
Ini adalah GLBB dengan perlambatan. Ingat, perlambatan berarti nilai percepatan ($a$) negatif.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 40 m/s
- Percepatan ($a$) = -5 m/s² (karena mengalami perlambatan)
- Waktu ($t$) = 3 s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Kecepatan akhir ($v_t$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLBB untuk mencari kecepatan akhir adalah: $v_t = v_0 + a times t$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$v_t = 40 , textm/s + (-5 , textm/s² times 3 , texts)$
$v_t = 40 , textm/s + (-15 , textm/s)$
$v_t = 40 , textm/s – 15 , textm/s$
$v_t = 25 , textm/s$
Jadi, kecepatan mobil setelah direm selama 3 detik adalah 25 m/s.
Contoh Soal 6 (GLBB – Menghitung Jarak Tempuh dengan Percepatan Positif)
Sebuah kereta api mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan 1 m/s². Berapakah jarak yang ditempuh kereta api tersebut dalam waktu 20 detik?
Pembahasan:
Soal ini meminta kita untuk mencari jarak tempuh pada GLBB.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 0 m/s (mulai dari diam)
- Percepatan ($a$) = 1 m/s²
- Waktu ($t$) = 20 s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Jarak ($s$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLBB untuk mencari jarak tempuh adalah: $s = v_0 times t + 1/2 times a times t^2$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$s = (0 , textm/s times 20 , texts) + 1/2 times (1 , textm/s²) times (20 , texts)^2$
$s = 0 , textm + 1/2 times 1 , textm/s² times 400 , texts²$
$s = 0 , textm + 1/2 times 400 , textm$
$s = 200 , textm$
Jadi, jarak yang ditempuh kereta api tersebut adalah 200 meter.
Contoh Soal 7 (GLBB – Menghitung Jarak Tempuh dengan Perlambatan)
Sebuah pesawat terbang mendarat dengan kecepatan awal 70 m/s. Pesawat tersebut mengerem dan mengalami perlambatan 2 m/s² hingga berhenti. Berapakah jarak yang ditempuh pesawat dari saat mulai mengerem hingga berhenti?
Pembahasan:
Soal ini meminta jarak tempuh pada GLBB hingga benda berhenti. Kita perlu menggunakan rumus yang tepat.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 70 m/s
- Percepatan ($a$) = -2 m/s² (karena perlambatan)
- Kecepatan akhir ($v_t$) = 0 m/s (karena berhenti)
-
Identifikasi yang ditanya:
- Jarak ($s$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Kita tidak memiliki nilai waktu ($t$) secara langsung. Rumus yang menghubungkan $v_t$, $v_0$, $a$, dan $s$ tanpa $t$ adalah: $v_t^2 = v_0^2 + 2 times a times s$ -
Susun ulang rumus untuk mencari $s$:
$2 times a times s = v_t^2 – v_0^2$
$s = (v_t^2 – v_0^2) / (2 times a)$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$s = ((0 , textm/s)^2 – (70 , textm/s)^2) / (2 times -2 , textm/s²)$
$s = (0 – 4900 , textm²/s²) / (-4 , textm/s²)$
$s = -4900 , textm²/s² / -4 , textm/s²$
$s = 1225 , textm$
Jadi, jarak yang ditempuh pesawat dari saat mulai mengerem hingga berhenti adalah 1225 meter.
Contoh Soal 8 (GLBB – Menghitung Waktu untuk Berhenti)
Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Pengemudi kemudian menginjak rem sehingga mobil mengalami perlambatan 3 m/s². Berapa lama waktu yang dibutuhkan mobil tersebut untuk berhenti?
Pembahasan:
Soal ini meminta waktu yang dibutuhkan benda untuk berhenti pada GLBB.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 30 m/s
- Percepatan ($a$) = -3 m/s² (perlambatan)
- Kecepatan akhir ($v_t$) = 0 m/s (berhenti)
-
Identifikasi yang ditanya:
- Waktu ($t$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLBB untuk mencari kecepatan akhir adalah: $v_t = v_0 + a times t$ -
Susun ulang rumus untuk mencari $t$:
$a times t = v_t – v_0$
$t = (v_t – v_0) / a$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$t = (0 , textm/s – 30 , textm/s) / (-3 , textm/s²)$
$t = (-30 , textm/s) / (-3 , textm/s²)$
$t = 10 , texts$
Jadi, waktu yang dibutuhkan mobil tersebut untuk berhenti adalah 10 detik.
Contoh Soal 9 (GLBB – Perubahan Kecepatan dalam Selang Waktu Tertentu)
Sebuah truk bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Setelah 5 detik kemudian, kecepatannya bertambah menjadi 20 m/s karena percepatan konstan. Berapakah percepatan truk tersebut?
Pembahasan:
Soal ini adalah GLBB yang meminta kita menghitung percepatan.
-
Identifikasi yang diketahui:
- Kecepatan awal ($v_0$) = 10 m/s
- Kecepatan akhir ($v_t$) = 20 m/s
- Waktu ($t$) = 5 s
-
Identifikasi yang ditanya:
- Percepatan ($a$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Rumus GLBB untuk mencari kecepatan akhir adalah: $v_t = v_0 + a times t$ -
Susun ulang rumus untuk mencari $a$:
$a times t = v_t – v_0$
$a = (v_t – v_0) / t$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$a = (20 , textm/s – 10 , textm/s) / 5 , texts$
$a = (10 , textm/s) / 5 , texts$
$a = 2 , textm/s²$
Jadi, percepatan truk tersebut adalah 2 m/s².
Contoh Soal 10 (Menggabungkan GLB dan GLBB atau Situasi Nyata)
Sebuah mobil bergerak lurus beraturan dengan kecepatan 15 m/s. Tiba-tiba, pengemudi melihat ada tumpahan minyak di depannya dan segera mengerem mobilnya dengan perlambatan konstan 5 m/s² hingga berhenti. Berapa jarak total yang ditempuh mobil dari saat mulai mengerem hingga berhenti?
Pembahasan:
Soal ini sebenarnya hanya fokus pada fase pengereman (GLBB), karena pertanyaan menanyakan jarak dari saat mulai mengerem. Fase gerak lurus beraturan sebelumnya tidak relevan untuk perhitungan jarak pengereman.
-
Identifikasi yang diketahui (fase pengereman):
- Kecepatan awal saat mengerem ($v_0$) = 15 m/s (ini adalah kecepatan mobil sebelum mengerem)
- Percepatan ($a$) = -5 m/s² (perlambatan)
- Kecepatan akhir ($v_t$) = 0 m/s (berhenti)
-
Identifikasi yang ditanya:
- Jarak saat mengerem ($s$) = ?
-
Pilih rumus yang sesuai:
Kita gunakan rumus GLBB yang tidak melibatkan waktu: $v_t^2 = v_0^2 + 2 times a times s$ -
Susun ulang rumus untuk mencari $s$:
$2 times a times s = v_t^2 – v_0^2$
$s = (v_t^2 – v_0^2) / (2 times a)$ -
Masukkan nilai ke dalam rumus dan hitung:
$s = ((0 , textm/s)^2 – (15 , textm/s)^2) / (2 times -5 , textm/s²)$
$s = (0 – 225 , textm²/s²) / (-10 , textm/s²)$
$s = -225 , textm²/s² / -10 , textm/s²$
$s = 22.5 , textm$
Jadi, jarak yang ditempuh mobil dari saat mulai mengerem hingga berhenti adalah 22.5 meter.
Tips Tambahan untuk Menyelesaikan Soal Gerak Lurus
- Baca Soal dengan Cermat: Pahami setiap kata dalam soal. Identifikasi apakah benda bergerak dengan kecepatan tetap (GLB) atau mengalami perubahan kecepatan (GLBB).
- Buat Sketsa (jika perlu): Terkadang, menggambar lintasan gerak benda dapat membantu memvisualisasikan masalah.
- Daftar Diketahui dan Ditanya: Tuliskan semua informasi yang diberikan dalam soal dan apa yang dicari. Ini membantu agar tidak ada data yang terlewat.
- Perhatikan Satuan: Pastikan semua satuan konsisten sebelum melakukan perhitungan. Konversi jika diperlukan.
- Pilih Rumus yang Tepat: Sesuaikan rumus dengan informasi yang diketahui dan apa yang ditanyakan.
- Periksa Kembali Jawaban: Setelah selesai menghitung, periksa apakah jawaban Anda masuk akal secara fisik. Misalnya, jika sebuah mobil mengerem, kecepatannya seharusnya menurun, bukan bertambah.
- Latihan Berkelanjutan: Semakin banyak Anda berlatih, semakin terbiasa Anda dengan berbagai tipe soal dan semakin cepat Anda dalam menyelesaikan soal-soal tersebut.
Kesimpulan
Gerak lurus adalah konsep dasar yang penting dalam fisika. Dengan memahami konsep GLB dan GLBB, serta menguasai rumus-rumusnya, siswa kelas 2 SMP dapat dengan percaya diri menjawab berbagai jenis soal. Kumpulan contoh soal yang telah dibahas di atas mencakup berbagai skenario, mulai dari menghitung jarak, kecepatan, waktu, hingga percepatan. Dengan latihan yang konsisten dan pemahaman yang baik, materi gerak lurus ini akan menjadi semakin mudah dikuasai. Selamat belajar dan berlatih!
