Soal dan Pembahasan Bab 3 Kinematika Gerak – Fisika SMA 1

Soal dan Pembahasan Bab 3 Kinematika Gerak - Fisika SMA 1

 

#Soal 1

Bayangkan lintasan sebuah bumerang yang sedang dilempar dan kembali kepada si pelempar. Jika bumerang melintasi sepanjang 10 m sebelum kembali kepada si pelempar dalam waktu 10 s, tentukan kelajuan rata-rata dan kecepatan rata-rata dari bumerang tersebut.

Pembahasan
Diketahui: x = 10 m; t = 10 s
Karena
x merupakan jarak bumerang sebelum kembali maka jarak total bumerang sampai ke pelempar adalah 2x sehingga jarak totalnya adalah 20 m. Kelajuan rata-rata merupakan jarak total dibagi dengan waktu yang diperlukan.

Karena bumerang kembali ke si pelempar maka bumerang tidak mengalami perpindahan
sehingga perpindahannya nol (
s = 0).
Kecepatan rata-rata adalah perpindahan benda yang ditempuh dalam waktu tertentu.

 

#Soal 2

Benda yang semula diam didorong sehingga bergerak dengan percepatan tetap 3 m/s2. Berapakah besar kecepatan benda itu setelah bergerak 5 s?

Pembahasan
Awalnya benda diam, sehingga v0 = 0
a = 3 m/s2
t = 5 s
Kecepatan benda setelah 5 s
vt = v0 + at
= 0 + 3(5)
= 15 m/s

 

#Soal 3

Mobil yang semula bergerak lurus dengan kecepatan 5 m/s berubah menjadi 10 m/s dalam waktu 6 s. Jika mobil itu mengalami percepatan tetap, berapakah jarak yang ditempuh dalam selang waktu 4 s itu?

Pembahasan
Dari soal tersebut diperoleh
v0 = 5 m/s
vt = 10 m/s
t = 4 s
Untuk menentukan jarak kita harus mengetahui besar percepatan
a. Oleh karena itu, terlebih dahulu kita cari percepatan mobil dengan menggunakan persamaan

Setelah kita mendapatkan nilai percepatan a maka jarak yang ditempuh mobil dalam
waktu 4 s adalah

 

#Soal 4

Sebuah mobil yang melaju dengan kecepatan 72 km/jam mengalami pengereman sehingga mengalami perlambatan 2 m/s2. Tentukan jarak yang ditempuh mobil sejak pengereman sampai berhenti.

Pembahasan
v0 = 72 km/jam = 20 m/s
a = –2 m/s2
Karena mobil berhenti maka vt = 0. Dengan demikian, waktu yang diperlukan adalah
vt = v0 + at
0 = 20 + (–2)t
t
= 10 s

Karena waktu yang diperlukan sampai berhenti 10 s maka jarak yang ditempuh selama pengereman adalah

 

#Soal 5

Benda yang bergerak lurus berubah beraturan diwakili oleh grafk v - t di bawah.

Tentukan percepatan rata-rata dan jarak yang ditempuh selama 10 s.

Pembahasan

Dari grafk di atas diketahui: v0 = 2 m/s; vt = 6 m/s; t = 10 s sehingga dapat kita hitung besar percepatan rata-rata benda:

Cara 2:
Kita hitung luas di bawah kurva grafk
v - t, yaitu luas daerah yang diarsir.

Tampak daerah tersebut merupakan bidang berbentuk trapesium. Hitunglah luas bidang tersebut. Jika Anda lupa cara menghitung luas trapesium, tidak perlu khawatir. Sebab, apabila Anda perhatikan dengan lebih teliti, daerah yang diarsir pada grafk di atas sebenarnya terdiri atas 2 bidang, yaitu sebuah segiempat dan sebuah segitiga dengan panjang sisi-sisi yang diketahui.

Luas bidang I= 2 × 10 = 20 m
Luas bidang II=1/2 × 10 × 4 = 20 m
Luas total = 20 m + 20 m = 40 m
Jarak yang ditempuh = luas total = 40 meter

 


 

#Soal 6

Mobil yang bergerak GLBB diwakili oleh grafk v - t seperti pada gambar di bawah.


Berapakah jarak toal yang ditempuh oleh mobil itu?

Pembahasan
Soal seperti ini agak berbeda dengan soal-soal sebelumnya. Oleh karenanya sebelum menjawab pertanyaan di atas, ada baiknya Anda perhatikan penjelasan berikut ini. Dari grafk di atas tampak selama perjalanan, mobil mengalami 2 macam gerakan. Tiga jam pertama (dari 0 – 3 pada sumbu t) mobil bergerak dengan kecepatan tetap,
yakni 30 km/jam. Ini berarti mobil mengalami gerak lurus beraturan (GLB). Dua jam berikutnya (dari 3 – 5 pada sumbu
t), gerak mobil diperlambat, mula-mula bergerak dengan kecepatan awal 30 km/jam lalu berhenti. Artinya, mobil mengalami gerak lurus berubah beraturan diperlambat. Jarak total yang ditempuh mobil dapat ditentukan dengan menggunakan 2 cara sebagai berikut.

Cara 1:
Jarak yang ditempuh selama 3 jam pertama (GLB)
Diketahui:
v = 30 km/jam
t = 3 jam
s1 = v.t
s
1 = 30 km/jam × 3 jam
s1 = 90 km
Jarak yang ditempuh selama 2 jam berikutnya (GLBB)
Diketahui:
v0 = 30 km/jam
vt = 0
t = 2 jam
Karena mobil yang semula bergerak kemudian berhenti maka mobil mengalami perlambatan (percepatan negatif). Besar perlambatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan GLBB, yaitu:

vt = v0 + a.t
0 = 30 + a . 2
2
a = –30
a =–30/2 = –15 km/jam

Jarak yang ditempuh mobil selama 2 jam terakhir dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan GLBB kedua, yaitu

Jarak total yang ditempuh mobil adalah
s = s
1 + s2
s = 90 km + 30 km
s = 120 km

Cara 2:
Jarak total yang ditempuh mobil dapat ditemukan dengan cara menghitung luas daerah di bawah kurva grafk. Jika Anda perhatikan grafk di atas berbentuk trapesium dengan tinggi 30 m/s dan panjang sisi-sisi sejajar 3 km dan 5 km. Jadi, jarak total yang ditempuh mobil sama dengan luas trapesium itu sehingga

Jarak total = luas trapesium
= 30 × (3 + 5) × 1/2
= 30 × 8 × 1/2
= 120 km

 

#Soal 7

Budi berlari ke Timur sejauh 20 m selama 6 s lalu balik ke Barat sejauh 8 m dalam waktu 4 s. Hitung kelajuan rata-rata (v) dan kecepatan rata-rata Budi (v).

Pembahasan
Kelajuan rata-rata

Kecepatan rata-rata (anggap perpindahan ke Timur bernilai positif dan ke Barat negatif).

 

#Soal 8

Adam berlari di jalan lurus dengan kelajuan 4 m/s dalam waktu 5 menit, lalu berhenti selama 1 menit untuk kemudian melanjutkan larinya. Kali ini dengan kelajuan 5 m/s selama 4 menit. Berapakah kelajuan rata-rata Adam?

Pembahasan
s1 = 4 m/s × 5 menit × 60 s/menit = 1.200 m
s2 = 5 m/s × 4 menit × 60 s/menit = 1.200 m

Jarak total yang ditempuh Adam
s = s1 + s2
= 1.200 + 1.200 = 2.400 m

sedangkan waktu berlari Adam
t = 5 menit + 1 menit + 4 menit
= 10 menit
= 10 menit × 60 s/menit
= 600 s

Perhatikan, waktu istirahat 1 menit dimasukkan dalam perhitungan. Kelajuan rata-rata Adam berlari adalah
v = s / t
=2.400 / 600
= 4 m/s

 

#Soal 9

Amri lari pagi mengelilingi lapangan yang berbentuk empat persegi panjang dengan panjang 10 m dan lebar 5 m. Setelah melakukan tepat 10 putaran dalam waktu 1 menit, Amri berhenti.
Tentukan
a. jarak yang ditempuh Amri;
b. perpindahan Amri;
c. kelajuan rata-rata Amri;
d. kecepatan rata-rata Amri.

Pembahasan
Terlebih dahulu kita ubah satuan dari besaran-besaran yang diketahui.
p = 10 m; l = 5 m
1 putaran = keliling empat persegi panjang
= 2 × (
p + l)
= 2 × (10 + 5)
= 30 m
t = 1 menit = 60 s

a. Jarak yang ditempuh Amri
s = 10 putaran
= 10 × 30 = 300 m
b. Perpindahan Amri
s = nol, sebab Amri berlari tepat 10 putaran sehingga posisi awal Amri = posisi akhirnya.
c. Kelajuan rata-rata



= 300/60 = 5 m/s
d. Kecepatan rata-rata

=0/10 = 0

 

#Soal 10

Sebuah peluru ditembakkan dari dasar tanah dengan sudut 30o terhadap garis horizontal dengan kecepatan awal 10 m/s.
a. Berapa tinggi yang dapat dicapai oleh peluru tersebut?
b. Berapakah lama peluru yang berada di udara?
c. Tentukan jarak peluru dari penembak sampai mendarat di tanah.

Pembahasan
Kita gambar diagram vektor kondisi soal sebagai berikut.

Kita tentukan komponen X dan Y dari kecepatan awal.

c. Jarak peluru antara penembak dan jatuhnya peluru di tanah. Seperti yang telah kita ketahui bahwa peluru mencapai titik tertinggi selama 0,5 s. dengan demikian, peluru akan mencapai tanah dalam waktu yang sama, yaitu 0,5 s. Lintasan yang dilalui peluru merupakan lintasan simetris sehingga waktu yang diperlukan peluru untuk mencapai titik tertinggi ketika ditembakkan dari tanah sama dengan waktu yang diperlukan untuk jatuh dari tempat tertinggi kembali ke tanah. Dengan demikian, dalam soal ini total waktu lintasan peluru adalah 1 s. Jarak horizontal yang ditempuh merupakan hasil kali komponen X dari kecepatan awal dengan waktu peluru saat di udara. Perhatikan bahwa komponen X dari kecepatan awal adalah konstan sepanjang perjalanan peluru tersebut. Hal ini dikarenakan tidak ada percepatan dalam arah X yang bekerja terhadap peluru.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*