Kumpulan Soal Fisika Percepatan Lengkap: Pahami Konsep Gerak Lurus Berubah Beraturan!

A. Pilihan Ganda

1. Apa definisi paling tepat untuk percepatan?
   • Jarak tempuh benda per satuan waktu.
   • Perubahan kecepatan suatu benda per satuan waktu.
   • Perpindahan suatu benda per satuan waktu.
   • Gaya yang bekerja pada benda.
   Jawaban: Perubahan kecepatan suatu benda per satuan waktu.
   Penjelasan: Percepatan adalah ukuran seberapa cepat kecepatan sebuah benda berubah. Ini adalah besaran vektor karena memiliki besar dan arah.
2. Satuan internasional (SI) untuk percepatan adalah…
   • m/s
   • km/jam
   • m/s²
   • N
   Jawaban: m/s²
   Penjelasan: Satuan standar percepatan dalam Sistem Internasional (SI) adalah meter per detik kuadrat (m/s²). Ini berasal dari definisi percepatan sebagai perubahan kecepatan (m/s) dibagi waktu (s).
3. Jika suatu benda mengalami percepatan positif, itu berarti…
   • Kecepatan benda berkurang.
   • Kecepatan benda konstan.
   • Kecepatan benda bertambah.
   • Benda bergerak melingkar.
   Jawaban: Kecepatan benda bertambah.
   Penjelasan: Percepatan positif berarti vektor percepatan searah dengan vektor kecepatan, sehingga kecepatan benda akan bertambah besar.
4. Gerak suatu benda yang memiliki percepatan konstan dan tidak nol disebut…
   • Gerak Lurus Beraturan (GLB).
   • Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
   • Gerak Melingkar Beraturan (GMB).
   • Gerak Harmonik Sederhana (GHS).
   Jawaban: Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
   Penjelasan: GLBB adalah gerak lurus dengan percepatan konstan (tidak nol). GLB memiliki percepatan nol.
5. Pada grafik kecepatan terhadap waktu (v-t), percepatan suatu benda ditunjukkan oleh…
   • Luas di bawah grafik.
   • Titik potong dengan sumbu waktu.
   • Kemiringan (gradien) grafik.
   • Nilai maksimum kecepatan.
   Jawaban: Kemiringan (gradien) grafik.
   Penjelasan: Pada grafik kecepatan terhadap waktu (v-t), percepatan diwakili oleh kemiringan atau gradien garis. Kemiringan = Δv / Δt = percepatan.
6. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s. Setelah 2 detik, kecepatannya menjadi 30 m/s. Berapakah percepatan rata-rata mobil tersebut?
   • 10 m/s
   • 20 m/s²
   • 5 m/s²
   • 15 m/s
   Jawaban: 10 m/s
   Penjelasan: Percepatan (a) = (v_akhir – v_awal) / waktu = (30 m/s – 10 m/s) / 2 s = 20 m/s / 2 s = 10 m/s².
7. Bagaimana karakteristik percepatan pada Gerak Lurus Beraturan (GLB)?
   • Percepatannya positif.
   • Percepatannya negatif.
   • Percepatannya nol.
   • Percepatannya berubah-ubah.
   Jawaban: Percepatannya nol.
   Penjelasan: Pada GLB, kecepatan benda konstan, yang berarti tidak ada perubahan kecepatan. Oleh karena itu, percepatannya nol.
8. Jika percepatan suatu benda berlawanan arah dengan kecepatannya, efeknya adalah…
   • Mempercepat gerak benda.
   • Memperlambat gerak benda.
   • Tidak mempengaruhi gerak benda.
   • Mengubah arah gerak benda tanpa mengubah kelajuan.
   Jawaban: Memperlambat gerak benda.
   Penjelasan: Percepatan negatif (perlambatan) terjadi ketika arah percepatan berlawanan dengan arah gerak benda, sehingga kecepatan benda berkurang.
9. Rumus yang tepat untuk mencari kecepatan akhir (v) suatu benda yang mengalami Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah…
   • x = x₀ + v₀t
   • v = v₀ + at
   • F = ma
   • Ek = 1/2 mv²
   Jawaban: v = v₀ + at
   Penjelasan: Rumus v = v₀ + at digunakan untuk mencari kecepatan akhir benda pada GLBB jika diketahui kecepatan awal, percepatan, dan waktu.
10. Sebuah motor bergerak lurus dengan kecepatan konstan 20 m/s. Berapakah percepatan motor tersebut?
    • 10 m/s²
    • 5 m/s²
    • 0 m/s²
    • 2 m/s²
    Jawaban: 0 m/s²
    Penjelasan: Pada kecepatan konstan, tidak ada perubahan kecepatan. Percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan per waktu, sehingga percepatannya adalah nol.
11. Faktor-faktor yang menentukan percepatan suatu benda menurut Hukum II Newton adalah…
    • Kecepatan awal dan waktu tempuh.
    • Gaya total yang bekerja pada benda dan massa benda.
    • Perpindahan benda dan waktu.
    • Hanya kecepatan awal benda.
    Jawaban: Gaya total yang bekerja pada benda dan massa benda.
    Penjelasan: Menurut Hukum II Newton (F = ma), percepatan (a) berbanding lurus dengan gaya bersih (F) yang bekerja pada benda dan berbanding terbalik dengan massanya (m).
12. Sebuah apel jatuh bebas dari pohon. Berapakah percepatan yang dialami apel tersebut (abaikan hambatan udara, gunakan g ≈ 10 m/s²)?
    • 0 m/s²
    • 5 m/s²
    • 9,8 m/s²
    • 10 m/s²
    Jawaban: 10 m/s²
    Penjelasan: Benda jatuh bebas mengalami percepatan gravitasi bumi yang nilainya kira-kira 9,8 m/s² atau sering dibulatkan menjadi 10 m/s².
13. Sebuah mobil balap memiliki kecepatan awal 2 m/s. Jika mobil tersebut dipercepat sebesar 2 m/s² selama 5 detik, berapakah kecepatan akhirnya?
    • 10 m/s
    • 12 m/s
    • 20 m/s
    • 50 m/s
    Jawaban: 12 m/s
    Penjelasan: Menggunakan rumus v = v₀ + at. v = 2 m/s + (2 m/s²)(5 s) = 2 m/s + 10 m/s = 12 m/s.
14. Sebuah sepeda motor mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan 5 m/s². Berapakah jarak yang ditempuh motor setelah 4 detik?
    • 20 m
    • 40 m
    • 80 m
    • 100 m
    Jawaban: 40 m
    Penjelasan: Menggunakan rumus s = v₀t + 1/2 at². s = (0 m/s)(4 s) + 1/2 (5 m/s²)(4 s)² = 0 + 1/2 (5)(16) = 1/2 (80) = 40 m.
15. Sebuah mobil yang awalnya diam bergerak dengan percepatan konstan 2 m/s². Berapakah kecepatan mobil setelah menempuh jarak 100 meter?
    • 10 m/s
    • 20 m/s
    • 40 m/s
    • 100 m/s
    Jawaban: 20 m/s
    Penjelasan: Menggunakan rumus v_t² = v₀² + 2as. Karena dari diam, v₀ = 0. Jadi v_t² = 2as = 2(2 m/s²)(100 m) = 400 m²/s². Maka v_t = √400 = 20 m/s.
16. Mengapa benda yang bergerak melingkar beraturan masih dikatakan memiliki percepatan?
    • Kecepatan benda selalu konstan.
    • Hanya terjadi pada gerak lurus.
    • Kecepatan berubah arah meskipun kelajuan tetap.
    • Gaya yang bekerja selalu nol.
    Jawaban: Kecepatan berubah arah meskipun kelajuan tetap.
    Penjelasan: Percepatan sentripetal terjadi pada gerak melingkar, di mana arah kecepatan terus berubah meskipun kelajuannya bisa saja konstan. Karena percepatan adalah perubahan vektor kecepatan, perubahan arah ini menghasilkan percepatan.
17. Pernyataan yang benar mengenai grafik kecepatan terhadap waktu (v-t) untuk menganalisis percepatan adalah…
    • Luas di bawah grafik menunjukkan percepatan.
    • Titik potong dengan sumbu v menunjukkan percepatan.
    • Kemiringan grafik menunjukkan percepatan.
    • Luas di bawah grafik menunjukkan kecepatan rata-rata.
    Jawaban: Kemiringan grafik menunjukkan percepatan.
    Penjelasan: Pada grafik v-t, kemiringan (gradien) menunjukkan percepatan (Δv/Δt). Jika kemiringan positif, percepatan positif. Jika negatif, perlambatan. Jika nol, percepatan nol.
18. Kapan percepatan suatu benda bernilai nol?
    • Benda bergerak dengan kecepatan yang bertambah.
    • Benda bergerak dengan kecepatan yang berkurang.
    • Benda bergerak dengan kecepatan konstan.
    • Benda sedang berhenti.
    Jawaban: Benda bergerak dengan kecepatan konstan.
    Penjelasan: Percepatan nol berarti tidak ada perubahan kecepatan. Ini adalah karakteristik dari Gerak Lurus Beraturan (GLB), di mana benda bergerak dengan kecepatan konstan.
19. Bagaimana perbedaan antara kelajuan, kecepatan, dan percepatan dalam konteks besaran fisika?
    • Kelajuan dan kecepatan adalah sama, percepatan berbeda.
    • Kelajuan, kecepatan, dan percepatan semuanya adalah besaran skalar.
    • Kelajuan adalah besaran skalar, kecepatan besaran vektor, dan percepatan besaran vektor.
    • Kelajuan dan percepatan besaran vektor, kecepatan besaran skalar.
    Jawaban: Kelajuan adalah besaran skalar, kecepatan besaran vektor, dan percepatan besaran vektor.
    Penjelasan: Kelajuan hanya memiliki besar, kecepatan memiliki besar dan arah, serta percepatan juga memiliki besar dan arah (perubahan kecepatan).
20. Untuk Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dengan percepatan positif konstan, grafik yang paling tepat menunjukkan percepatan terhadap waktu adalah…
    • Grafik posisi terhadap waktu (x-t).
    • Grafik kecepatan terhadap waktu (v-t).
    • Grafik percepatan terhadap waktu (a-t).
    • Grafik energi kinetik terhadap waktu (Ek-t).
    Jawaban: Grafik percepatan terhadap waktu (a-t).
    Penjelasan: Pada GLBB, percepatan adalah konstan. Oleh karena itu, grafik a-t akan berupa garis lurus horizontal, menunjukkan nilai percepatan tidak berubah seiring waktu.

B. Isian Singkat

1. Definisikan apa yang dimaksud dengan percepatan dalam fisika.
   Jawaban: Percepatan adalah besaran vektor yang menunjukkan tingkat perubahan kecepatan suatu benda per satuan waktu.
2. Apa perbedaan antara percepatan positif dan percepatan negatif (perlambatan)?
   Jawaban: Percepatan positif terjadi ketika kecepatan benda bertambah (arah percepatan searah dengan kecepatan), sedangkan percepatan negatif (atau perlambatan) terjadi ketika kecepatan benda berkurang (arah percepatan berlawanan dengan kecepatan).
3. Tuliskan rumus untuk menghitung percepatan rata-rata suatu benda.
   Jawaban: Rumus percepatan rata-rata adalah a = Δv / Δt, di mana Δv adalah perubahan kecepatan dan Δt adalah selang waktu.
4. Mengapa benda yang bergerak melingkar beraturan masih dikatakan memiliki percepatan, meskipun kelajuannya konstan?
   Jawaban: Benda yang bergerak melingkar beraturan masih memiliki percepatan (percepatan sentripetal) karena meskipun kelajuannya konstan, arah kecepatannya terus-menerus berubah. Perubahan arah kecepatan ini menghasilkan percepatan.
5. Jika sebuah mobil awalnya diam, kemudian bergerak dengan percepatan konstan 2 m/s², berapa kecepatannya setelah 5 detik?
   Jawaban: Diketahui: v₀ = 0 m/s (diam), a = 2 m/s², t = 5 s. Menggunakan rumus v_t = v₀ + at, maka v_t = 0 + (2 m/s²)(5 s) = 10 m/s. Jadi, kecepatannya setelah 5 detik adalah 10 m/s.

C. Uraian

1. Jelaskan konsep percepatan dalam fisika. Apa perbedaan antara percepatan positif dan percepatan negatif? Berikan contoh nyata untuk masing-masing.
   Pembahasan:
   Percepatan adalah besaran vektor yang menunjukkan perubahan kecepatan per satuan waktu. Jika arah percepatan sama dengan arah kecepatan, benda akan mengalami percepatan positif (semakin cepat). Jika arah percepatan berlawanan dengan arah kecepatan, benda akan mengalami percepatan negatif atau perlambatan (semakin lambat). Percepatan dapat terjadi ketika kecepatan benda berubah, baik besar maupun arahnya. Contoh percepatan positif adalah mobil yang mulai bergerak dari diam, sedangkan contoh percepatan negatif adalah mobil yang mengerem.
2. Turunkan rumus posisi benda pada Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), yaitu x = x₀ + v₀t + 1/2 at², dimulai dari definisi percepatan dan kecepatan rata-rata.
   Pembahasan:
   Untuk menurunkan rumus posisi benda pada GLBB (x = x₀ + v₀t + 1/2 at²):
   1. Definisi percepatan konstan (a) adalah perubahan kecepatan per satuan waktu: a = (v – v₀) / t. Dari sini, kecepatan pada waktu t adalah v = v₀ + at.
   2. Untuk gerak dengan percepatan konstan, kecepatan rata-rata (v_rata-rata) adalah (v₀ + v) / 2.
   3. Substitusikan v = v₀ + at ke dalam rumus kecepatan rata-rata: v_rata-rata = (v₀ + (v₀ + at)) / 2 = (2v₀ + at) / 2 = v₀ + 1/2 at.
   4. Perubahan posisi (Δx) atau perpindahan adalah kecepatan rata-rata dikalikan waktu: Δx = v_rata-rata × t.
   5. Maka, Δx = (v₀ + 1/2 at) × t = v₀t + 1/2 at².
   6. Karena Δx = x – x₀, maka x – x₀ = v₀t + 1/2 at².
   7. Akhirnya didapat rumus posisi: x = x₀ + v₀t + 1/2 at².
3. Sebuah benda bergerak mengikuti grafik kecepatan-waktu (v-t) sebagai berikut:
   – Dari t=0s hingga t=5s, kecepatan benda meningkat secara linear dari 0 m/s menjadi 10 m/s.
   – Dari t=5s hingga t=10s, kecepatan benda konstan sebesar 10 m/s.
   – Dari t=10s hingga t=15s, kecepatan benda menurun secara linear dari 10 m/s menjadi 0 m/s.
   Hitunglah percepatan benda pada setiap interval waktu dan tentukan jarak total yang ditempuh benda!
   Pembahasan:
   Mari kita hitung percepatan pada setiap interval dan jarak total:
   Interval 1 (t=0s sampai t=5s):
   Perubahan kecepatan (Δv) = 10 m/s – 0 m/s = 10 m/s.
   Perubahan waktu (Δt) = 5 s – 0 s = 5 s.
   Percepatan (a₁) = Δv / Δt = 10 m/s / 5 s = 2 m/s².
   Jarak tempuh (s₁) = Luas trapesium/segitiga = 1/2 × alas × tinggi = 1/2 × 5 s × 10 m/s = 25 m.

   Interval 2 (t=5s sampai t=10s):
   Perubahan kecepatan (Δv) = 10 m/s – 10 m/s = 0 m/s.
   Perubahan waktu (Δt) = 10 s – 5 s = 5 s.
   Percepatan (a₂) = Δv / Δt = 0 m/s / 5 s = 0 m/s².
   Jarak tempuh (s₂) = Luas persegi panjang = panjang × lebar = 5 s × 10 m/s = 50 m.

   Interval 3 (t=10s sampai t=15s):
   Perubahan kecepatan (Δv) = 0 m/s – 10 m/s = -10 m/s.
   Perubahan waktu (Δt) = 15 s – 10 s = 5 s.
   Percepatan (a₃) = Δv / Δt = -10 m/s / 5 s = -2 m/s² (perlambatan).
   Jarak tempuh (s₃) = Luas segitiga = 1/2 × alas × tinggi = 1/2 × 5 s × 10 m/s = 25 m.

   Jarak total yang ditempuh = s₁ + s₂ + s₃ = 25 m + 50 m + 25 m = 100 m.

4. Analisis faktor-faktor yang mempengaruhi percepatan suatu benda berdasarkan Hukum II Newton (F = ma). Jelaskan hubungan antara gaya, massa, dan percepatan. Berikan contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
   Pembahasan:
   Berdasarkan Hukum II Newton, F = m × a, percepatan (a) suatu benda berbanding lurus dengan gaya (F) bersih yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massa (m) benda tersebut. Artinya:
   1. **Gaya (F):** Semakin besar gaya bersih yang bekerja pada benda, semakin besar percepatan yang dialaminya, asalkan massanya konstan. Contohnya, jika Anda mendorong gerobak dengan gaya yang lebih besar, gerobak akan bergerak dengan percepatan yang lebih tinggi.
   2. **Massa (m):** Semakin besar massa benda, semakin kecil percepatan yang dialaminya untuk gaya bersih yang sama. Contohnya, mendorong mobil (massa besar) akan menghasilkan percepatan yang lebih kecil dibandingkan mendorong sepeda motor (massa kecil) dengan gaya dorong yang sama.
   Penerapan konsep ini sangat luas, misalnya dalam desain kendaraan (mesin harus mampu menghasilkan gaya yang cukup besar untuk mempercepat massa kendaraan), peluncuran roket (gaya dorong yang sangat besar diperlukan untuk mempercepat massa roket yang masif), atau dalam olahraga seperti melempar bola (semakin kuat lemparan dan semakin ringan bola, semakin besar percepatan yang dihasilkan).
5. Diskusikan konsep percepatan sentripetal. Mengapa percepatan ini selalu mengarah ke pusat lintasan melingkar dan apa implikasinya terhadap gerak benda?
   Pembahasan:
   Percepatan sentripetal (a_s) adalah percepatan yang dialami oleh benda yang bergerak melingkar, dan selalu mengarah ke pusat lintasan melingkar. Meskipun kecepatan linier (kelajuan) benda mungkin konstan (misalnya pada Gerak Melingkar Beraturan/GMB), arah kecepatan terus-menerus berubah. Karena percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan (besaran vektor), maka perubahan arah kecepatan ini berarti ada percepatan.

   Percepatan sentripetal selalu mengarah ke pusat karena arah vektor kecepatan selalu tangensial terhadap lintasan melingkar. Ketika arah kecepatan berubah dari satu titik ke titik berikutnya, perubahan vektor kecepatan (Δv) akan selalu mengarah ke pusat lingkaran. Tanpa percepatan sentripetal ini, benda tidak akan mampu mempertahankan gerak melingkarnya dan akan bergerak lurus menjauhi lintasan (sesuai Hukum I Newton).

   Implikasinya adalah bahwa setiap benda yang bergerak melingkar pasti mengalami gaya sentripetal (F_s = m × a_s) yang menariknya ke pusat. Tanpa gaya ini, gerak melingkar tidak akan terjadi. Contohnya, tegangan tali pada ayunan atau gaya gravitasi yang menahan satelit tetap pada orbitnya adalah bentuk gaya sentripetal.

D. Menjodohkan