Soal fisika kelas 10 : kinematika gerak lurus dan pembahasannya (bagian 1)

Berikut adalah contoh soal fisika tentang kinematika gerak lurus, ada 15 soal pilihan ganda dan tentunya sudah disertai dengan pembahasannya ala saya, hehehe. Beberapa sub materi tentang kinematika gerak lurus antara lain : contoh soal gerak lurus beraturan dan contoh soal tentang gerak lurus berubah beraturan yang disajikan dalam beberapa jenis soal seperti grafik, soal cerita, dan data percobaan. Soal-soal di bawah ini di ambil dari beberapa sumber yakni : soal ujian nasional (UN), soal SBMPTN, serta dari buku-buku soal yang relevan. Selamat menikmati.

Soal nomor 1 (UN 2017)

(gerak lurus berubah beraturan - grafik)

Sebuah mobil mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan konstan 72 km.jam^-1 selama 20 sekon kemudian dipercepat dengan percepatan 3 ms^-2 selama 10 sekon dan diperlambat dengan perlambatan 5 ms^-2 hingga mobil berhenti. Bentuk grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) perjalanan mobil tersebut adalah ....

Kunci jawaban : “B”

Pembahasan :

Berdasarkan soal, ada tiga gerakan yang terjadi

Gerak pertama

Bergerak kecepatan konstan

v = 72 km/jm = 20 m/s

t = 20 s

(semua grafik benar)

Gerak kedua

Kecepatan setelah dipercepat 3 m/s² selama 10 s

v = v₀ + at

v = 20 + 3 . 10

v = 50 m/s

(perhatikan grafik A dan B)

Gerak ketiga

Mobil diperlambat 5 m/s² hingga berhenti (v = 0)

v = v₀ – at

0 = 50 – 5 . t

5t = 50

t = 10 s

(perhatikan grafik B)

Soal nomor 2 (UN 2017)

(gerak lurus berubah beraturan – data percobaan)

Perhatikan tabel data kecepatan dari tiga benda yang bergerak lurus berikut!

Waktu	Kecepatan
	Benda A	Benda B	Benda C
t (s)	v (m.s-1)	v (m.s-1)	v (m.s-1)
2	3	5	6
4	14	9	10
6	25	13	15

Berdasarkan tabel di atas dapat disimpulkan bahwa benda yang mengalami percepatan terbesar dalam selang waktu tertentu adalah ....

A. benda A untuk t = 2 s sampai t = 4 s

B. benda B untuk t = 2 s sampai t = 4 s

C. benda B untuk t = 4 s sampai t = 6 s

D. benda C untuk t = 2 s sampai t = 4 s

E. benda C untuk t = 4 s sampai t = 6 s

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Tips:

Selang waktu pada tabel data di atas sama semua yakni 2 s, sehingga untuk menentukan percepatan hanya diperhatikan perubahan kecepatannya (a = Δv/Δt).

Selang Waktu	Perubahan Kecepatan
	Benda A	Benda B	Benda C
t (s)	v (m.s-1)	v (m.s-1)	v (m.s-1)
2 – 4	11	4	4
4 – 6	11	4	5

Soal nomor 3 (UN 2018)

(gerak lurus beraturan - aplikasi)

Sebuah mobil balap A sedang mengejar mobil balap B dengan kelajuan konstan 60 m/s. mobil balap A tertinggal dari mobil balap B sejauh 600 m di lintasan lurus. Ketika itu mobil balap B melaju dengan kelajuan konstan 30 m/s, maka waktu yang dibutuhkan untuk menyusul mobil balap B adalah ....

A. 36 sekon

B. 30 sekon

C. 24 sekon

D. 20 sekon

E. 12 sekon

Kunci jawaban : “D”

Pembahasan :

Ilustrasi soal

 S_A = S_B + 600

V_A . t_A = V_B . t_B + 600 (waktu tempuh kedua mobil balap sama t_A = t_B = t)

60t = 30t + 600

2t = t + 20 (semua suku dibagi dengan 30)

t = 20 s

Soal nomor 4 (UN 2018)

(gerak lurus berubah beraturan dan gerak lurus beraturan - aplikasi)

Mobil polisi mula-mula diam, kemudian melaju dengan percepatan 4 m.s^-2 akan menangkap sepeda motor pencuri yang berada di depannya sejauh 300 m. Sepeda motor pencuri bergerak dengan kelajuan konstan sebesar 25 m.s^-1, maka polisi akan berhasil mengejar pencuri dalam selang waktu ....

A. 7,5 s

B. 10,0 s

C. 17,5 s

D. 20,0 s

E. 30,0 s

Kunci jawaban : “D”

Pembahasan :

Visualisasi soal :

 Sm = 300 + Sp

v₀ t + ½ a t² = 300 + v_p t

0 + ½ 4 t² = 300 + 25 t

2t² – 25 t – 300 = 0

(2t – 40) (t + 7,5) = 0 (ambil yang t bernilai positif)

2t = 40

t = 20 s

Soal nomor 5 (UN 2019)

(gerak lurus berubah beraturan - grafik)

Berikut adalah grafik hubungan kecepatan (v) terhadap waktu (t) dua mobil A dan B yang bergerak dari posisi dan lintasan yang sama

Dari pernyataan-pernyataan berikut:

(1) mobil A dan B sama-sama berhenti pada detik ke-60

(2) percepatan mobil A lebih besar dibanding percepatan mobil B

(3) mobil A menempuh perjalanan lebih dekat daripada mobil B

(4) mobil A dan B bertemu setalah bergerak 40 sekon

Pernyataan yang benar berkaitan dengan grafik di atas ditunjukkan oleh nomor ....

A. (1) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Kunci jawaban : “C”

Pembahasan :

Jurus jitu :

Pada grafik hubungan kecepatan terhadap waktu (v – t), berlaku percepatan (a) adalah gradien dari grafik tersebut (ingat materi persamaan garis pada matematika). Sehingga semakin curam grafiknya, maka percepatan benda semakin besar.

Pernyataan 2 (benar)

Grafik mobil A lebih curam daripada grafik mobil B, sehingga percepatan mobil A lebih besar daripada percepatan mobil B (a_A > a_B)

Pernyataan 3 (benar)

Jarak tempuh pada grafik kecepatan terhadap waktu (v – t) sama dengan luas daerah di bawah grafik

S_A = ½ . 40 . 60 (luas segitiga)

S_A = 1200 m

S_B = ½ (36 + 60) . 40 (luas trapesium)

S_B = ½ . 96 . 40

S_B = 1920 m

Soal nomor 6

(gerak lurus berubah beraturan - aplikasi)

Seorang sopir sedang mengendarai sebuah mobil yang bergerak dengan kecepatan tetap 25 m/s. ketika sopir melihat seorang anak yang tiba-tiba menyeberang jalan, diperlukan 0,10 s bagi sopir untuk bereaksi dan mengerem. Akibatnya, mobil melambat dengan percepatan tetap 5,0 m/s² dan berhenti. Jarak total yang ditempuh mobil tersebut sejak sopir melihat anak menyeberang hingga berhenti adalah ....

A. 11,00 m

B. 37,00 m

C. 38,25 m

D. 48,00 m

E. 65,00 m

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Ada dua gerakan yang dilakukan mobil

Gerakan pertama

Gerakan saat sopir melihat anak sampai menginjak rem (waktu responnya 0,10 s)

s₁ = v . t

s₁ = 25 . 0,1

s₁ = 2,5 m

Gerakan kedua

Gerakan mobil saat mulai di rem hingga berhenti (perlambatan 5 m/s²)

v² = v₀² – 2as₂

0 = 25² – 2 . 5 s₂

10 s₂ = 625

s₂ = 62,5 m

sehingga jarak total yang ditempuh mobil

s_tot = s₁ + s₂

s_tot = 2,5 + 62,5

s_tot = 65,00 m

Soal nomor 7 (TO UN 2018 Jakarta)

(gerak lurus berubah beraturan - aplikasi)

Pada lintasan yang lurus dan panjang, 2 buah sepeda, A dan B di kayuh ke arah yang sama. Sepeda A mulai dari titik S bergerak dari keadaan diam dengan percepatan tetap 2 m.s^-2. Sepeda B melintas titik S dalam waktu yang bersamaan dengan sepeda A, namun dengan kecepatan tetap 8 m.s^-1. Setelah bergerak selama 10 s sejak melintasi S, jarak antara sepeda A dan B adalah ....

A. 20 m

B. 50 m

C. 60 m

D. 80 m

E. 100 m

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Sepeda A bergerak dipercepat, sedangkan sepeda B bergerak dengan kecepatan konstan. dalam waktu yang sama

s_A – s­_B = ( ½ a_A . t²) – (v_B . t)

s_A – s­_B = ( ½ 2 . 10²) – (8 . 10)

s_A – s­_B = 100 – 80

s_A – s­_B = 20 m

Soal nomor 8

(gerak lurus beraturan - aplikasi)

Seekor lalat terbang ke Barat dengan kecepatan 15 m/s selama 15 sekon, kemudian kembali ke Timur dengan kecepatan 8 m/s selama 8 sekon. Kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata lalat tersebut berturut-turut adalah ....

A. 7 m/s dan 12,56 m/s

B. 12,56 m/s dan 7 m/s

C. 7 m/s dan 11,5 m/s

D. 11,5 m/s dan 7 m/s

E. 12,56 m/s dan 11,5 m/s

Kunci jawaban : “A”

Pembahasan :

Ilustrasi soal

Jarak yang ditempuh pada gerakan pertama (ke barat)

s₁ = v₁ . t₁ = 15 . 15 = 225 m

jarak yang ditempuh pada gerakan kedua (ketimur)

s₂ = v₂ . t₂ = 8 . 8 = 64 m

Perbedaan antara kecepatan rata-rata dan kelajuan rata-rata

Soal nomor 9

(gerak lurus berubah beraturan - grafik)

Sebuah kereta mainan melaju pada lintasan lurus mengikuti kecepatan seperti pada gambar. Pernyataan yang benar adalah ....

A. kereta berbalik arah di t = 4 detik

B. perpindahan kereta pada selang waktu 0 ⩽ t ⩽ 8 detik adalah 120 m

C. jarak yang ditempuh kereta selang waktu 0 ⩽ t ⩽ 8 detik adalah 80 m

D. percepatan benda pada t = 6 detik adalah 0 m/s²

E. percepatan rata-rata kereta pada selang waktu 0 ⩽ t ⩽ 8 detik adalah -5 m/s²

Kunci jawaban :

Pembahasan :

Kereta berhenti sejenak kemudian berbalik arah pada saat t = 6s (kecepatan sama dengan nol, dan bergerak ke arah sumbu x negatif) pilihan A salah

Jarak yang di tempuh dari 0 – 6 s (berada di sumbu x positif atau anggap ke kanan)

s₁ = ½ (4+6) . 20 (luas trapesium)

s₁ = 100 m

Jarak yang di tempuh dari 6 – 8 s (berada di sumbu x negatif atau anggap ke kiri)

s₁ = ½ 2 . 20 (luas segitiga)

s₁ = 20 m

perpindahan

s = s₁ – s₂

s = 100 – 20

s = 80 cm (pilihan B salah)

jarak

s = s₁ + s₂

s = 100 + 20

s = 120 cm (pilihan C salah)

Karena pada saat t = 6s benda berhenti, maka percepatan kereta sama dengan nol pilihan D benar

Soal nomor 10 (SBMPTN 2015 TKD SAINTEK kode 502)

(gerak lurus berubah beraturan - grafik)

 Kecepatan benda yang bergerak sebagai fungsi waktu ditunjukkan pada gambar. Pada selang waktu t_A – t_B, benda adalah ....

A. bergerak dengan percepatan berubah

B. bergerak dengan kecepatan konstan

C. berhenti sementara

D. bergerak dipercepat

E. bergerak diperlambat

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Perhatikan gambar berikut!

 Kecepatan dari t_A ke t_B semakin mendekati sumbu x artinya benda bergerak diperlambat. Grafik di bawah sumbu x menunjukkan arahnya berlawanan dengan grafik di atas sumbu x

Soal nomor 11

(gerak lurus berubah beraturan - aplikasi)

Besar kecepatan suatu partikel mengalami perlambatan konstan ternyata berubah dari 30 m/s menjadi 15 m/s setelah menempuh jarak sejauh 75 m. Partikel tersebut akan berhenti setelah menempuh lagi jarak sejauh ....

A. 15 m

B. 20 m

C. 25 m

D. 30 m

E. 50 m

Kunci jawaban : “C”

Pembahasan :

Ilustrasi soal

 Pada gerak di atas, perlambatan yang dialami benda konstan dari posisi A hingga C (berhenti). Sehingga

 Sehingga untuk gerak dari A – B dan B – C berlaku

Soal   nomor 12

(gerak lurus berubah beraturan - aplikasi)

Sebuah mobil bergerak lurus dari keadaan diam dengan percepatan 5 m/s². Mobil tersebut kemudian bergerak dengan kecepatan konstan. setelah beberapa saat mobil mulai diperlambat 5 m/s² hingga berhenti. Bila kecepatan rata-rata mobil adalah 20 m/s dan waktu total untuk bergerak 25 detik maka mobil tadi bergerak dengan kecepatan tetap selama ... detik

A. 20

B. 18

C. 15

D. 10

E. 5

Kunci jawaban : “C”

Pembahasan :

Ilustrasi soal

 s_tot = Δv . Δt

s_tot = 20 . 25

s_tot = 500 m

t_tot = t₁ + t₂ + t₃

25 = 2t + t₂

t = (25 – t₂)/2 ... (1)

gerak A – B

v_B = v_A + at

v = 5t ... (2)

perhatikan bahwa gerak besaran-besaran dari A – B sama dengan gerak dari C – D, sehingga dapat dikatakan bahwa s₁ = s₃ = s dan t₁ = t₃ = t

Soal nomor 13

(gerak lurus beraturan – aplikasi)

Sebuah perahu motor menyeberangi sungai dengan arah perahu tegak lurus terhadap arus sungai. Kecepatan perahu motor dan kecepatan arus sungai berturut-turut 0,4 m/s dan 0,3 m/s. bila lebar sungai 60 m, maka perahu mencapai seberang dalam waktu ....

A. 120 sekon

B. 150 sekon

C. 200 sekon

D. 300 sekon

E. 400 sekon

Kunci jawaban : “C”

Pembahasan :

Ilustrasi soal

Perhatikan konsepnya

Jurus jitu

 Jika yang ditanyakan jarak pada sumbu y maka, memakai kecepatan pada sumbu y

Pada soal, karna yang ditanyakan adalah waktu untuk menyeberang sehingga jarak yang dimaksud adalah lebar sungai, maka

t = lebar / vp

t = 60 / 0,2

t = 200 s

Soal nomor 14

(gerak lurus berubah beraturan - aplikasi)

Pada waktu bersamaan dua buah bola dilempar ke atas masing-masing dengan kelajuan v₁ = 10 m/s (bola I) dan v₂ = 20 m/s (bola II). Jarak antara kedua bola pada saat bola satu mencapai titik tertinggi adalah ....

A. 30 m

B. 25 m

C. 20 m

D. 15 m

E. 10 m

Kunci jawaban : “E”

Pembahasan :

Bola pertama mencapai titik tertinggi ketika (v = 0) dalam waktu

v = v₀ – gt

0 = 10 – 10 t

1 s= t

Jarak antara kedua bola

h₁ – h₂ = (v₀₁.t -  ½ gt²) - (v₀₂.t -  ½ gt²)

h₁ – h₂ = v₀₁.t -  ½ gt² - v₀₂.t +  ½ gt²

h₁ – h₂ = v₀₁.t - v₀₂.t

h₁ – h₂ = (10 – 20) 1

h₁ – h₂ = -10m

Soal nomor 15

(gerak lurus berubah beraturan -aplikasi )

Bola A dilepaskan dari ketinggian h di atas permukaan tanah. Bersamaan dengan pelepasan bola A, benda B diberi kecepatan vertikal ke atas sebesar v dari permukaan tanah. Percepatan gravitasi g agar A dan B mencapai tanah pada saat yang sama harus memenuhi hubungan ....

kunci jawaban : “B”

pembahasan :

bola A

h_A = v₀₁.t + ½ gt²

h = ½ gt²

t = √2h/g

bola B

v_B = v_oB – gt

0 = v_oB – gt

gt = v_oB

t = v_oB / g

waktu untuk bola A menyentuh tanah sama dengan waktu untuk bola B menyentuh tanah

t = t

√2h/g = v_oB / g

2h/g = (v_oB / g)²

h = v_o² / 2g

Demikian contoh soal fisika kelas 10 tentang kinematika gerak lurus (gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan), semoga memberikan manfaat bagi para pembaca.