Selamat datang di kumpulan latihan soal fisika materi kinematika lengkap! Kinematika adalah cabang fisika yang mempelajari gerak benda tanpa memperhatikan penyebab geraknya, seperti posisi, perpindahan, jarak, kecepatan, kelajuan, dan percepatan. Memahami konsep dasar kinematika sangat penting sebagai fondasi untuk materi fisika selanjutnya, termasuk dinamika dan energi. Dalam modul ini, Anda akan menemukan beragam jenis soal yang mencakup Gerak Lurus Beraturan (GLB), Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), Gerak Jatuh Bebas, hingga Gerak Parabola. Setiap soal dirancang untuk menguji pemahaman Anda tentang rumus-rumus dasar seperti s = v × t, vt = v₀ + a × t, dan s = v₀ × t + 1/2 × a × t². Dengan berlatih soal-soal ini, diharapkan Anda dapat mengasah kemampuan analitis dan pemecahan masalah Anda dalam fisika, serta meningkatkan penguasaan materi kinematika. Latihan ini juga sangat bermanfaat untuk persiapan ujian harian, ulangan tengah semester, maupun ujian akhir semester. Mari mulai berlatih dan kuasai kinematika sekarang juga!
Contoh Soal soal fisika materi kinematika
A. Pilihan Ganda
1. Sebuah mobil bergerak lurus dengan kecepatan konstan 72 km/jam. Jarak yang ditempuh mobil dalam waktu 15 menit adalah…
- A. 15 km
- B. 16 km
- C. 18 km
- D. 20 km
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Kecepatan v = 72 km/jam = 72 × (1000 m / 3600 s) = 20 m/s. Waktu t = 15 menit = 15 × 60 s = 900 s. Jarak s = v × t = 20 m/s × 900 s = 18.000 m = 18 km.
2. Sebuah benda dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 30 m/s. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai titik tertinggi adalah…
- A. 2 s
- B. 3 s
- C. 4 s
- D. 5 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada titik tertinggi, kecepatan akhir (vt) = 0. Menggunakan rumus GLBB: vt = v₀ – g × t (tanda minus karena melawan gravitasi). 0 = 30 – 10 × t. 10t = 30. t = 3 s.
3. Sebuah kereta api mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan 2 m/s². Jarak yang ditempuh kereta api setelah 10 detik adalah…
- A. 50 m
- B. 80 m
- C. 100 m
- D. 200 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: v₀ = 0, a = 2 m/s², t = 10 s. Menggunakan rumus s = v₀ × t + 1/2 × a × t². s = 0 × 10 + 1/2 × 2 × 10². s = 1/2 × 2 × 100 = 100 m.
4. Perhatikan grafik kecepatan (v) terhadap waktu (t) berikut. Grafik yang menunjukkan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dipercepat adalah…
- A. Garis lurus miring ke atas
- B. Garis lurus mendatar
- C. Garis lurus miring ke bawah
- D. Kurva parabola
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Grafik v-t untuk GLBB dipercepat adalah garis lurus dengan kemiringan positif (kecepatan bertambah secara linear).
5. Sebuah bola ditendang dengan kecepatan awal 25 m/s pada sudut elevasi 37° terhadap horizontal (sin 37° = 0,6; cos 37° = 0,8). Jika g = 10 m/s², ketinggian maksimum yang dicapai bola adalah…
- A. 7,5 m
- B. 11,25 m
- C. 20 m
- D. 25 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: vy₀ = v₀ × sin θ = 25 × 0,6 = 15 m/s. h_max = vy₀² / (2g) = 15² / (2 × 10) = 225 / 20 = 11,25 m.
6. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu. Jika waktu tempuh benda adalah 3 detik, maka ketinggian awal benda tersebut adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 15 m
- B. 30 m
- C. 40 m
- D. 45 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Untuk jatuh bebas, v₀ = 0. Rumus h = v₀ × t + 1/2 × g × t². h = 0 × 3 + 1/2 × 10 × 3². h = 5 × 9 = 45 m.
7. Vektor yang menunjukkan perubahan posisi suatu benda dari titik awal ke titik akhir disebut…
- A. Perpindahan
- B. Jarak
- C. Kelajuan
- D. Kecepatan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Perpindahan adalah vektor yang menunjukkan perubahan posisi dari titik awal ke titik akhir.
8. Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan awal 10 m/s dan mengalami percepatan 2 m/s². Kecepatan mobil setelah menempuh jarak 75 meter adalah…
- A. 15 m/s
- B. 18 m/s
- C. 20 m/s
- D. 25 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: v₀ = 10 m/s, a = 2 m/s², s = 75 m. Menggunakan rumus vt² = v₀² + 2 × a × s. vt² = 10² + 2 × 2 × 75. vt² = 100 + 300 = 400. vt = √400 = 20 m/s.
9. Pada gerak parabola, komponen kecepatan horizontal (vx) adalah…
- A. Konstan
- B. Berubah secara linear
- C. Berubah secara kuadratik
- D. Nol di titik tertinggi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Pada gerak parabola, komponen kecepatan horizontal bersifat konstan karena tidak ada percepatan atau perlambatan pada arah horizontal (mengabaikan hambatan udara).
10. Jika sebuah benda bergerak dengan kecepatan 5 m/s ke timur selama 10 detik, kemudian berbalik arah dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s ke barat selama 5 detik. Perpindahan total benda tersebut adalah…
- A. 75 m
- B. 25 m
- C. 0 m
- D. 15 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Perpindahan ke timur = 5 m/s × 10 s = 50 m (positif). Perpindahan ke barat = 5 m/s × 5 s = 25 m (negatif). Perpindahan total = 50 m – 25 m = 25 m ke timur.
11. Sebuah mobil yang awalnya bergerak dengan kecepatan 20 m/s direm hingga berhenti dalam jarak 50 meter. Percepatan pengereman mobil tersebut adalah…
- A. -2 m/s²
- B. -4 m/s²
- C. -5 m/s²
- D. -8 m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: v₀ = 20 m/s, vt = 0, s = 50 m. Menggunakan rumus vt² = v₀² + 2 × a × s. 0² = 20² + 2 × a × 50. 0 = 400 + 100a. 100a = -400. a = -4 m/s² (tanda negatif menunjukkan perlambatan).
12. Kelajuan rata-rata sebuah mobil yang menempuh jarak 120 km dalam 2 jam adalah…
- A. 60 km/jam
- B. 50 km/jam
- C. 40 km/jam
- D. 30 km/jam
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Kelajuan rata-rata = Jarak total / Waktu total = 120 km / 2 jam = 60 km/jam.
13. Sebuah bola dilemparkan mendatar dari ketinggian 80 m dengan kecepatan awal 20 m/s. Waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai tanah adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 2 s
- B. 3 s
- C. 4 s
- D. 5 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Gerak vertikal adalah gerak jatuh bebas. h = 1/2 × g × t². 80 = 1/2 × 10 × t². 80 = 5t². t² = 16. t = 4 s.
14. Yang termasuk besaran vektor dalam kinematika adalah…
- A. Kecepatan dan percepatan
- B. Jarak dan kelajuan
- C. Jarak dan kecepatan
- D. Kelajuan dan percepatan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Kecepatan dan percepatan adalah besaran vektor karena memiliki besar dan arah. Jarak dan kelajuan adalah besaran skalar.
15. Sebuah objek bergerak dengan persamaan posisi r(t) = (3t² + 2t) i + (4t) j. Kecepatan objek pada t = 1 s adalah…
- A. √(10) m/s
- B. √(20) m/s
- C. 4√5 m/s
- D. 5√5 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Kecepatan adalah turunan pertama posisi terhadap waktu. v(t) = dr/dt = (6t + 2) i + 4 j. Pada t = 1 s, v(1) = (6(1) + 2) i + 4 j = 8 i + 4 j. Besar kecepatan = √(8² + 4²) = √(64 + 16) = √80 = 4√5 m/s.
16. Sebuah batu dilempar vertikal ke bawah dari ketinggian 40 m dengan kecepatan awal 10 m/s. Waktu yang dibutuhkan batu untuk mencapai tanah adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 1 s
- B. 2 s
- C. 3 s
- D. 4 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: h = v₀ × t + 1/2 × g × t². 40 = 10t + 1/2 × 10 × t². 40 = 10t + 5t². Bagi 5: 8 = 2t + t². t² + 2t – 8 = 0. (t+4)(t-2) = 0. Karena waktu tidak bisa negatif, t = 2 s.
17. Jika sebuah benda bergerak melingkar dengan kelajuan konstan, maka…
- A. Kecepatannya konstan
- B. Percepatannya nol
- C. Tidak ada gaya yang bekerja padanya
- D. Percepatannya tidak nol
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Meskipun kelajuannya konstan, arah kecepatannya selalu berubah, sehingga ada percepatan sentripetal yang mengarah ke pusat lingkaran. Ini berarti percepatannya tidak nol.
18. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 50 m/s dan sudut elevasi 53° (sin 53° = 0,8; cos 53° = 0,6). Jangkauan horizontal maksimum peluru adalah… (g = 10 m/s²)
- A. 150 m
- B. 180 m
- C. 200 m
- D. 240 m
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: R = (v₀² × sin(2θ)) / g. sin(2θ) = sin(2 × 53°) = sin(106°) = sin(180°-74°) = sin(74°) ≈ 0,96. R = (50² × 0,96) / 10 = (2500 × 0,96) / 10 = 250 × 0,96 = 240 m. Alternatif: R = (2 × v₀x × v₀y) / g. v₀x = 50 × 0,6 = 30 m/s. v₀y = 50 × 0,8 = 40 m/s. R = (2 × 30 × 40) / 10 = 2400 / 10 = 240 m.
19. Sebuah benda bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Tiba-tiba benda tersebut mengalami percepatan 4 m/s² selama 5 detik. Kecepatan akhir benda adalah…
- A. 20 m/s
- B. 25 m/s
- C. 28 m/s
- D. 30 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: v₀ = 10 m/s, a = 4 m/s², t = 5 s. vt = v₀ + a × t. vt = 10 + 4 × 5 = 10 + 20 = 30 m/s.
20. Grafik posisi (s) terhadap waktu (t) untuk Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah…
- A. Kurva parabola
- B. Garis lurus miring
- C. Garis lurus mendatar
- D. Garis lengkung
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada GLB, kecepatan konstan, yang berarti posisi berubah secara linear terhadap waktu. Oleh karena itu, grafiknya adalah garis lurus miring ke atas atau ke bawah (tergantung arah gerak).
B. Isian Singkat
1. Perubahan posisi suatu benda dari titik awal ke titik akhir, yang merupakan besaran vektor, disebut…
Jawaban: Perpindahan
2. Rumus untuk menghitung jarak pada Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah s = …
Jawaban: v × t
3. Ketika sebuah benda dilempar vertikal ke atas, kecepatan benda di titik tertinggi adalah…
Jawaban: Nol (0)
4. Percepatan adalah perubahan … per satuan waktu.
Jawaban: Kecepatan
5. Pada gerak parabola, lintasan yang dibentuk oleh benda adalah berbentuk…
Jawaban: Parabola
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah kinematika berikut dengan definisi yang tepat:
| Premis | Respon |
|---|---|
| Perpindahan | Vektor perubahan posisi dari titik awal ke titik akhir |
| Jarak | Total panjang lintasan yang ditempuh |
| Kecepatan | Perubahan perpindahan per satuan waktu |
| Percepatan | Perubahan kecepatan per satuan waktu |
2. Jodohkan rumus kinematika berikut dengan jenis gerak yang sesuai:
| Premis | Respon |
|---|---|
| s = v × t | Gerak Lurus Beraturan (GLB) |
| vt = v₀ + a × t | Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) |
| h = 1/2 × g × t² (v₀=0) | Gerak Jatuh Bebas (GJB) |
| h_max = (v₀ × sin θ)² / (2g) | Gerak Parabola |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara jarak dan perpindahan. Berikan contoh untuk mengilustrasikan perbedaan tersebut.
Jarak adalah total lintasan yang ditempuh oleh suatu benda, merupakan besaran skalar (hanya memiliki nilai). Perpindahan adalah perubahan posisi benda dari titik awal ke titik akhir, merupakan besaran vektor (memiliki nilai dan arah). Contoh: Seseorang berjalan 5 meter ke timur, kemudian berbalik arah dan berjalan 3 meter ke barat. Jarak yang ditempuh adalah 5 m + 3 m = 8 m. Perpindahannya adalah 5 m – 3 m = 2 m ke timur.
2. Sebuah mobil mulai bergerak dari keadaan diam dengan percepatan konstan 3 m/s² selama 8 detik. Setelah itu, mobil bergerak dengan kecepatan konstan selama 10 detik, kemudian direm hingga berhenti dalam 5 detik. Hitunglah total jarak yang ditempuh mobil.
Fase 1 (GLBB dipercepat): v₀=0, a=3 m/s², t=8 s. vt₁ = v₀ + a × t = 0 + 3 × 8 = 24 m/s. s₁ = v₀ × t + 1/2 × a × t² = 0 + 1/2 × 3 × 8² = 1/2 × 3 × 64 = 96 m. Fase 2 (GLB): v=24 m/s, t=10 s. s₂ = v × t = 24 × 10 = 240 m. Fase 3 (GLBB diperlambat): v₀=24 m/s, vt=0, t=5 s. a = (vt – v₀) / t = (0 – 24) / 5 = -4,8 m/s². s₃ = v₀ × t + 1/2 × a × t² = 24 × 5 + 1/2 × (-4,8) × 5² = 120 – 2,4 × 25 = 120 – 60 = 60 m. Total jarak = s₁ + s₂ + s₃ = 96 + 240 + 60 = 396 m.
3. Jelaskan apa itu Gerak Lurus Beraturan (GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Sebutkan masing-masing dua karakteristik utamanya.
Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan kecepatan konstan. Karakteristik utamanya: 1) Kecepatan benda selalu tetap (konstan). 2) Percepatan benda adalah nol. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) adalah gerak suatu benda pada lintasan lurus dengan percepatan konstan. Karakteristik utamanya: 1) Kecepatan benda berubah secara teratur (bisa bertambah/berkurang). 2) Percepatan benda selalu tetap (konstan) dan tidak nol.
4. Sebuah bola ditendang dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 40 m/s dan sudut elevasi 30°. Jika g = 10 m/s², hitunglah: a) Waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi. b) Tinggi maksimum yang dicapai bola.
Diketahui: v₀ = 40 m/s, θ = 30°, g = 10 m/s². a) Waktu mencapai titik tertinggi (t_max): vy₀ = v₀ × sin θ = 40 × sin 30° = 40 × 0,5 = 20 m/s. Pada titik tertinggi, vt_y = 0. vt_y = vy₀ – g × t_max. 0 = 20 – 10 × t_max. 10 × t_max = 20. t_max = 2 s. b) Tinggi maksimum (h_max): h_max = (vy₀²) / (2g) = (20²) / (2 × 10) = 400 / 20 = 20 m. Atau h_max = vy₀ × t_max – 1/2 × g × t_max² = 20 × 2 – 1/2 × 10 × 2² = 40 – 20 = 20 m.
5. Sebuah lift bergerak ke atas dengan percepatan konstan 2 m/s². Sebuah bola dilepaskan dari atap lift (yang tingginya 3 m dari lantai lift) saat lift telah bergerak selama 2 detik dari keadaan diam. Berapa waktu yang dibutuhkan bola untuk sampai ke lantai lift relatif terhadap lift? (g = 10 m/s²)
Ini adalah soal gerak relatif. Ambil kerangka acuan lift. Percepatan relatif bola terhadap lift adalah a_rel = g_efektif = g + a_lift = 10 m/s² + 2 m/s² = 12 m/s² (karena lift bergerak ke atas, bola akan jatuh dengan percepatan relatif yang lebih besar ke bawah). Kecepatan awal bola relatif terhadap lift saat dilepaskan adalah 0 (karena dilepaskan dari atap lift yang bergerak ke atas bersama lift). Menggunakan rumus GLBB: h = v₀_rel × t + 1/2 × a_rel × t². 3 = 0 × t + 1/2 × 12 × t². 3 = 6t². t² = 3/6 = 0,5. t = √0,5 ≈ 0,707 s. Waktu yang dibutuhkan bola untuk sampai ke lantai lift relatif terhadap lift adalah sekitar 0,707 detik.