GLB dan GLBB: Rumus Gerak Lurus, Grafik s–t dan v–t, Jatuh Bebas, dan Contoh Soal

Gerak lurus adalah gerak benda yang lintasannya berupa garis lurus, misalnya KRL yang melaju di rel lurus atau buah kelapa yang jatuh dari pohon. Jika kecepatannya tetap, geraknya disebut GLB (gerak lurus beraturan). Jika kecepatannya berubah secara teratur karena ada percepatan tetap, geraknya disebut GLBB (gerak lurus berubah beraturan).

Di catatan ini kita mulai dari istilah dasar yang sering tertukar, lanjut ke rumus GLB dan GLBB, cara membaca grafik, sampai gerak jatuh bebas dan lemparan ke atas. Setiap rumus langsung dipakai di contoh soal, jadi kamu tidak cuma menghafal.

Setelah membaca catatan ini, kamu bisa:

• Membedakan jarak dengan perpindahan, serta kelajuan dengan kecepatan.
• Memakai rumus GLB dan tiga persamaan GLBB dengan tanda percepatan yang benar.
• Membaca grafik s–t dan v–t, termasuk menghitung jarak dari luas di bawah grafik v–t.
• Menyelesaikan soal gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke atas.

Besaran Dasar Gerak Lurus: Jarak, Perpindahan, Kelajuan, dan Kecepatan

Jarak vs perpindahan

Jarak adalah panjang seluruh lintasan yang benar-benar dilalui benda. Ia hanya punya nilai, tanpa arah, sehingga termasuk besaran skalar. Perpindahan adalah perubahan posisi dari titik awal ke titik akhir, lengkap dengan arahnya, sehingga termasuk besaran vektor.

Bayangkan kamu berjalan dari kelas ke kantin sejauh 50 m, lalu balik lagi ke kelas. Jarak yang kamu tempuh 100 m, tetapi perpindahanmu nol, karena posisi akhirmu sama dengan posisi awal. Kakimu capek, tapi secara fisika kamu "tidak ke mana-mana".

Kelajuan vs kecepatan

Pasangan ini mirip. Kelajuan menyatakan seberapa cepat benda bergerak (skalar), sedangkan kecepatan menyatakan seberapa cepat sekaligus ke arah mana (vektor).

kelajuan rata-rata = jarak totalwaktu total     kecepatan rata-rata = perpindahanwaktu total

Satuan SI untuk keduanya adalah m/s. Speedometer motor menampilkan kelajuan sesaat dalam km/jam, jadi sering perlu dikonversi.

Trik konversi: 1 km/jam = 1000 m / 3600 s, jadi bagi 3,6 untuk mengubah km/jam ke m/s, dan kali 3,6 untuk sebaliknya. Contoh: 72 km/jam = 72 : 3,6 = 20 m/s.

Dinda bersepeda dari rumah ke sekolah: 400 m ke timur, lalu belok 300 m ke utara. Seluruh perjalanan memakan waktu 200 sekon. Hitung jarak, perpindahan, kelajuan rata-rata, dan kecepatan rata-ratanya.

Lihat pembahasan

Jarak: 400 + 300 = 700 m.

Perpindahan: dua arah itu saling tegak lurus, jadi pakai teorema Pythagoras: 400² + 300² = 250.000 = 500 m, mengarah dari rumah ke sekolah (serong timur laut).

Kelajuan rata-rata: 700 / 200 = 3,5 m/s.

Kecepatan rata-rata: 500 / 200 = 2,5 m/s.

Kecepatan rata-rata lebih kecil karena belokan membuat lintasan lebih panjang daripada garis lurus rumah–sekolah.

Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Pada GLB, kecepatan benda tetap, baik besarnya maupun arahnya. Akibatnya, dalam selang waktu yang sama benda selalu menempuh jarak yang sama. Percepatannya nol. Contoh mendekati GLB: KRL di rel lurus saat melaju stabil di antara dua stasiun, atau mobil di jalan tol dengan cruise control.

s = v · t     v = st     t = sv

Keterangan: s = jarak (m), v = kecepatan (m/s), t = waktu (s).

Grafik s–t dan v–t pada GLB

• Grafik s–t (posisi terhadap waktu) berupa garis lurus miring. Kemiringannya sama dengan kecepatan. Makin curam garisnya, makin cepat bendanya.
• Grafik v–t berupa garis mendatar, karena nilai v tidak berubah dari waktu ke waktu.

Sebuah KRL melaju tetap 72 km/jam di lintasan lurus antara dua stasiun yang berjarak 3 km. Berapa lama KRL menempuh lintasan itu?

Lihat pembahasan

Samakan satuan dulu: v = 72 km/jam = 72 : 3,6 = 20 m/s, dan s = 3 km = 3000 m.

t = s / v = 3000 / 20 = 150 s, atau 2,5 menit.

Raka dan Sinta berada di dua ujung jalan lurus yang panjangnya 1,8 km. Mereka bersepeda saling mendekat pada saat yang sama, Raka dengan kecepatan tetap 4 m/s dan Sinta 5 m/s. Kapan dan di mana mereka berpapasan?

Lihat pembahasan

Saat berpapasan, jumlah jarak tempuh keduanya sama dengan jarak awal: 4t + 5t = 1800 → 9t = 1800 → t = 200 s.

Raka sudah menempuh 4 × 200 = 800 m dari posisi awalnya, sedangkan Sinta 5 × 200 = 1000 m. Cek: 800 + 1000 = 1800 m, cocok.

Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Pada GLBB, kecepatan benda berubah dengan laju yang tetap. Besaran yang menyatakan perubahan kecepatan tiap sekon disebut percepatan (a), satuannya m/s². Percepatan 2 m/s² artinya kecepatan bertambah 2 m/s setiap sekon.

• GLBB dipercepat: kecepatan makin besar, a bernilai positif. Contoh: motor ojek online yang baru jalan setelah lampu hijau.
• GLBB diperlambat: kecepatan makin kecil, a bernilai negatif (sering disebut perlambatan). Contoh: mobil yang direm menjelang zebra cross.

Tiga persamaan GLBB

(1)   v_t = v₀ + a·t

(2)   s = v₀·t + 12·a·t²

(3)   v_t² = v₀² + 2·a·s

Keterangan: v₀ = kecepatan awal, v_t = kecepatan akhir, a = percepatan, t = waktu, s = jarak. Cara memilihnya gampang: lihat besaran mana yang tidak ditanyakan dan tidak diketahui. Persamaan (1) tidak memuat s, persamaan (2) tidak memuat v_t, dan persamaan (3) tidak memuat t.

Kalau benda "mulai dari diam", artinya v₀ = 0. Kalau benda "berhenti", artinya v_t = 0. Dua frasa ini sering jadi data tersembunyi di soal.

Grafik s–t dan v–t pada GLBB

• Grafik v–t berupa garis lurus miring. Kemiringannya sama dengan percepatan: naik untuk dipercepat, turun untuk diperlambat.
• Grafik s–t berupa parabola, karena s mengandung t². Bentuknya sama persis dengan grafik fungsi kuadrat yang kamu pelajari di matematika.

Gambar berikut membandingkan GLB (v = 4 m/s) dengan GLBB yang mulai dari diam (a = 2 m/s²) selama 5 sekon.

Seorang pengemudi ojek online mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan tetap 2 m/s². Berapa kecepatannya dan berapa jarak yang ditempuh setelah 6 sekon?

Lihat pembahasan

Diketahui v₀ = 0, a = 2 m/s², t = 6 s.

v_t = v₀ + at = 0 + 2 × 6 = 12 m/s (sekitar 43,2 km/jam).

s = v₀t + ½at² = 0 + ½ × 2 × 36 = 36 m.

Sebuah mobil melaju 54 km/jam, lalu direm sehingga mengalami perlambatan tetap 3 m/s² sampai berhenti. Berapa lama waktu pengereman dan berapa jarak yang ditempuh selama itu?

Lihat pembahasan

Ubah satuan: v₀ = 54 : 3,6 = 15 m/s. Mobil berhenti, jadi v_t = 0. Karena diperlambat, a = −3 m/s².

Waktu: 0 = 15 + (−3)t → 3t = 15 → t = 5 s.

Jarak (pakai persamaan 3): 0² = 15² + 2(−3)s → 6s = 225 → s = 37,5 m.

Cek dengan persamaan 2: s = 15 × 5 − ½ × 3 × 25 = 75 − 37,5 = 37,5 m. Hasilnya sama.

Membaca Luas di Bawah Grafik v–t

Ini salah satu ide paling berguna di bab gerak lurus: luas daerah di bawah grafik v–t sama dengan jarak yang ditempuh. Alasannya sederhana. Pada GLB, luas persegi panjang = v × t, dan itu memang rumus jarak. Pada GLBB, daerahnya berbentuk trapesium atau segitiga, dan luasnya ternyata cocok dengan persamaan s = v₀t + ½at². Pada gambar di atas, luas 20 m dan 25 m sama persis dengan posisi akhir di grafik s–t.

Selain itu, kemiringan grafik v–t = percepatan. Jadi dari satu grafik v–t kamu bisa mendapat dua informasi sekaligus.

Sebuah angkot berangkat dari diam dan dipercepat hingga 10 m/s dalam 5 s. Angkot lalu melaju tetap 10 m/s selama 10 s, kemudian direm hingga berhenti dalam 4 s. Hitung jarak total dan kelajuan rata-ratanya.

Lihat pembahasan

Grafik v–t-nya berbentuk trapesium yang bisa dipecah jadi tiga bagian:

• Segitiga (0–5 s): ½ × 5 × 10 = 25 m
• Persegi panjang (5–15 s): 10 × 10 = 100 m
• Segitiga (15–19 s): ½ × 4 × 10 = 20 m

Jarak total = 25 + 100 + 20 = 145 m. Waktu total 19 s, sehingga kelajuan rata-rata = 145 / 19 ≈ 7,63 m/s.

Bonus: percepatan di bagian awal = 10 / 5 = 2 m/s², dan di bagian akhir = −10 / 4 = −2,5 m/s².

Gerak Vertikal: Jatuh Bebas dan Lemparan ke Atas

Gerak naik-turun di dekat permukaan Bumi (dengan hambatan udara diabaikan) sebenarnya juga GLBB, karena percepatannya tetap, yaitu percepatan gravitasi g. Di catatan ini kita pakai g = 10 m/s² supaya hitungan rapi.

Gerak jatuh bebas

Benda dilepas tanpa kecepatan awal (v₀ = 0) lalu jatuh karena gravitasi. Ganti a dengan g dan s dengan ketinggian h:

v_t = g·t     h = 12·g·t²     v_t = 2·g·h

Sebuah kelapa terlepas dari tangkainya pada ketinggian 20 m. Berapa lama kelapa sampai ke tanah dan berapa kecepatannya saat menyentuh tanah?

Lihat pembahasan

h = ½gt² → 20 = ½ × 10 × t² → t² = 4 → t = 2 s.

v_t = gt = 10 × 2 = 20 m/s, atau 72 km/jam. Itulah sebabnya berteduh tepat di bawah pohon kelapa bukan ide bagus.

Gerak vertikal ke atas

Benda dilempar ke atas dengan kecepatan awal v₀. Selama naik, gravitasi melawan arah gerak, jadi benda diperlambat dan a = −g. Di titik tertinggi, kecepatannya sesaat nol, lalu benda jatuh kembali.

v_t = v₀ − g·t     h = v₀·t − 12·g·t²

t_naik = v₀g     h_maks = v₀²2g

Saat latihan voli di lapangan sekolah, Bima memukul bola tegak lurus ke atas dengan kecepatan awal 15 m/s. Tentukan waktu sampai titik tertinggi, tinggi maksimum dari titik pukul, ketinggian bola setelah 1 s, dan waktu sampai bola kembali ke titik pukul.

Lihat pembahasan

t_naik = v₀ / g = 15 / 10 = 1,5 s.

h_maks = v₀² / 2g = 225 / 20 = 11,25 m.

Setelah 1 s: h = 15(1) − ½(10)(1)² = 15 − 5 = 10 m.

Tanpa hambatan udara, waktu turun sama dengan waktu naik, jadi bola kembali setelah 2 × 1,5 = 3 s.

Kesalahan Umum Saat Mengerjakan Soal GLB dan GLBB

1. Lupa tanda negatif pada perlambatan. Kalau soal menyebut "perlambatan 3 m/s²", masukkan a = −3 m/s² ke rumus. Kalau tetap positif, mobil yang direm malah makin kencang di hitunganmu.
2. Tidak mengonversi km/jam ke m/s. Mencampur km/jam dengan sekon dan m/s² pasti menghasilkan angka aneh. Selalu ubah ke satuan SI sebelum menghitung.
3. Menyamakan jarak dengan perpindahan. Pada lintasan berbelok atau bolak-balik, nilainya berbeda.
4. Mengira percepatan di titik tertinggi ikut nol. Di puncak, v = 0 tetapi percepatannya tetap g. Kalau percepatannya nol, bola akan melayang diam di udara.
5. Salah memilih persamaan. Tulis dulu semua yang diketahui (v₀, v_t, a, t, s), baru pilih persamaan yang tidak memuat besaran yang tidak dikenal.

Latihan Soal GLB dan GLBB

Kerjakan dulu di kertas sebelum membuka kunci jawaban. Pakai g = 10 m/s².

1. Sebuah bus Transjakarta melaju tetap 36 km/jam di jalur lurus. Berapa jarak yang ditempuhnya dalam 2 menit?
   Kunci jawaban

   v = 36 : 3,6 = 10 m/s; t = 120 s. s = 10 × 120 = 1200 m.

2. Sebuah troli bergerak dengan kecepatan awal 4 m/s dan dipercepat 1,5 m/s² selama 4 s. Tentukan kecepatan akhir dan jarak tempuhnya.
   Kunci jawaban

   v_t = 4 + 1,5 × 4 = 10 m/s; s = 4 × 4 + ½ × 1,5 × 16 = 16 + 12 = 28 m.

3. Mobil yang melaju 20 m/s direm dan berhenti setelah menempuh 50 m. Berapa perlambatannya dan berapa lama pengereman berlangsung?
   Kunci jawaban

   0 = 400 + 2a(50) → a = −4 m/s² (perlambatan 4 m/s²). t = 20 / 4 = 5 s.

4. Sebuah batu dijatuhkan dari atas jembatan dan menyentuh permukaan sungai 3 s kemudian. Berapa tinggi jembatan dari permukaan air dan kecepatan batu saat menyentuh air?
   Kunci jawaban

   h = ½ × 10 × 9 = 45 m; v = 10 × 3 = 30 m/s.

5. Grafik v–t sebuah sepeda berupa garis lurus dari 6 m/s (t = 0) naik ke 14 m/s (t = 4 s). Tentukan percepatan dan jarak yang ditempuh selama 4 s itu.
   Kunci jawaban

   a = (14 − 6) / 4 = 2 m/s². Jarak = luas trapesium = (6 + 14) / 2 × 4 = 40 m.

Ringkasan Rumus GLB dan GLBB

Jenis gerak	Ciri	Rumus utama	Grafik
GLB	v tetap, a = 0	s = v·t	s–t garis miring, v–t garis mendatar
GLBB dipercepat	a positif	vt = v0 + at; s = v0t + ½at2; vt2 = v02 + 2as	s–t parabola, v–t garis naik
GLBB diperlambat	a negatif	rumus sama, a bernilai negatif	v–t garis turun
Jatuh bebas	v0 = 0, a = g	h = ½gt2; v = gt	v–t garis naik dari nol
Vertikal ke atas	a = −g, v = 0 di puncak	tnaik = v0/g; hmaks = v02/2g	v–t garis turun

Pertanyaan yang Sering Ditanyakan

Apa perbedaan utama GLB dan GLBB?

Pada GLB kecepatan benda tetap sehingga percepatannya nol. Pada GLBB kecepatannya berubah secara teratur karena ada percepatan yang nilainya tetap. Cara cepat membedakannya lewat grafik v–t: GLB berupa garis mendatar, GLBB berupa garis miring.

Apakah benda yang jatuh bebas termasuk GLBB?

Ya. Benda jatuh bebas bergerak lurus ke bawah dengan percepatan tetap g, jadi termasuk GLBB dipercepat dengan kecepatan awal nol. Gerak vertikal ke atas juga termasuk GLBB, tetapi diperlambat selama naik.

Kenapa luas di bawah grafik v–t sama dengan jarak?

Karena jarak adalah hasil kali kecepatan dengan waktu. Pada grafik v–t, sumbu tegak adalah kecepatan dan sumbu mendatar adalah waktu, sehingga luas daerah di bawahnya otomatis bernilai "kecepatan × waktu". Untuk kecepatan yang berubah, luas itu menjumlahkan potongan-potongan kecil v × Δt.

Apakah benda berat jatuh lebih cepat daripada benda ringan?

Jika hambatan udara diabaikan, tidak. Semua benda mendapat percepatan gravitasi yang sama, jadi batu dan kelereng yang dijatuhkan dari ketinggian sama akan sampai bersamaan. Di kehidupan nyata, selembar kertas jatuh lebih lambat karena hambatan udaranya besar dibanding beratnya, bukan karena massanya kecil.

Materi apa yang sebaiknya dipelajari setelah GLB dan GLBB?

Lanjutkan ke gerak parabola, yang menggabungkan GLB pada arah mendatar dan GLBB pada arah tegak, lalu ke hukum Newton tentang gerak yang menjelaskan penyebab percepatan. Kamu juga bisa membuka semua catatan Fisika lainnya.