Contoh soal, Pengertian, Ciri, Persamaan – AAcial

Apa yang kita amati ketika kita melihat benda jatuh? misalnya ketika buah mangga yang sangat enak, nikmat, manis dan bergizi jatuh dari pohonnya. Jika kita amati secara sekilas, benda yang mengalami gerak jatuh bebas tampak memiliki kecepatan konstan atau dengan kata lain benda tersebut tidak mengalami percepatan. Faktanya, setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan konstan.

Alasan jatuh bebas ini adalah contoh umum dari GLBB. Bagaimana Anda dapat membuktikan bahwa benda yang jatuh bebas mengalami percepatan konstan? kita akan membuktikannya secara matematis pada pembahasan Persamaan Turunan Jatuh Bebas.

---

Pengertian Gerak Jatuh Bebas

Jatuh Bebas adalah jatuh yang hanya dipengaruhi oleh gravitasi dan bebas dari hambatan gaya lain. Gerak jatuh bebas termasuk GLBB dipercepat dengan kecepatan awal Vo = nol dan percepatannya sama dengan percepatan gravitasi (g).

Penerapan nyata dari gerak lurus beraturan dengan percepatan positif (gerak kanan dipercepat dengan percepatan konstan) adalah benda yang jatuh dari ketinggian h meter dengan kecepatan awal nol atau tanpa kecepatan awal. Percepatan yang dialami benda adalah percepatan gravitasi g (m/s2). Lintasan gerak benda ini berupa garis lurus. Jenis gerak ini disebut jatuh bebas.

Jatuh bebas didefinisikan sebagai gerak suatu benda yang jatuh dari ketinggian tertentu di atas tanah tanpa kecepatan awal dan hanya dipengaruhi oleh gravitasi dalam geraknya.

---

Karakteristik gerakan Jatuh Bebas

Gerak Jatuh Bebas memiliki ciri-ciri atau ciri-ciri sebagai berikut:

1. Gerakan Jatuh Bebas (GJB) memiliki lintasan berupa garis lurus vertikal ke bawah (searah dengan gaya gravitasi bumi).
2. Kecepatan awal jatuh bebas (GJB) adalah nol (V₀ = 0) atau dengan kata lain tidak memiliki kecepatan awal.
3. Pergerakan benda terjadi dari ketinggian tertentu.
4. Gerak Jatuh Bebas (GJB) hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, tidak ada gaya luar yang mempengaruhi benda bergerak bebas.
5. Percepatan benda yang dialami di GJB sama dengan percepatan gravitasi (a = g)
6. Karena searah gravitasi, maka percepatan gravitasi bernilai positif.

---

Rumus Gerakan Jatuh Bebas

Dapat ditunjukkan bahwa sebuah benda jatuh tanpa kecepatan awal dari ketinggian h dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi g.

Secara matematis, gerak jatuh bebas ditulis:

vt = v0 + di

Karena v0 = 0 dan a = g, rumus di atas berubah menjadi:

vt = gt

informasi : vt = kecepatan (m/s), g = percepatan gravitasi (m/s2), dan t = waktu (s).

Rumus mencari tinggi benda (h) dapat disubstitusi dengan persamaan gerak lurus berubah-ubah beraturan, untuk mendapatkan persamaan tinggi benda jatuh bebas, yaitu:

h = ½ g.t2

Untuk menentukan kelajuan benda yang jatuh bebas dari ketinggian h, dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:

vt2 = 2gh

---

Persamaan Gerak Jatuh Bebas

Saat membahas Gerak Jatuh Bebas, kami menggunakan rumus atau persamaan GLBB. Kami memilih kerangka acuan yang diam sehubungan dengan tanah. Kita ganti x atau s (dalam persamaan glbb) dengan y, karena benda bergerak vertikal. Kita juga bisa menggunakan h daripada x atau s.

Kami mengatur posisi awal objek₀ = 0 untuk t = 0. Percepatan benda percobaan jatuh bebas adalah percepatan gravitasi, jadi a diganti dengan g. Dengan demikian, persamaan Gerak Jatuh Bebas muncul seperti pada kolom kanan tabel.

GLBB	JATUH BEBAS
VX = Vxo + di	Vy = Vmereka + gt
X = XHai +VXOt + ½ in2	Y = Vmerekat + ½ gt2
VX2 = Vxo2 + 2 kartu as	Vy2 = Vmereka2 +2 jam

Penggunaan y positif atau y negatif dalam arah ke atas atau ke bawah tidak masalah asalkan kita konsisten saat menyelesaikan soal.

---

Bukti Matematika

Dalam penjelasan di atas, saya mengajak Anda untuk membuktikan secara matematis konsep Gerak Jatuh Bebas bahwa massa suatu benda tidak mempengaruhi kecepatan jatuhnya benda. Selain itu, setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan yang konstan, semakin tinggi posisi benda dari tanah maka semakin cepat pula benda tersebut bergerak saat berada di tanah. Demikian pula, semakin lama waktu yang dibutuhkan suatu benda untuk jatuh, semakin cepat pula benda itu bergerak ketika mengenai batu dan tanah.

Nah, rumus Gerakan Jatuh Bebas yang diturunkan di atas, kita tuliskan lagi untuk pembuktian matematis.

ay_y = v_mereka + gt —— Persamaan 1

y = v_merekat + ½ gt² —— Persamaan 2

ay_y² = v_mereka² + 2gh —— Persamaan 3

( _y di belakang v hanya ingin menunjukkan bahwa benda bergerak vertikal atau benda bergerak sepanjang sumbu ya, jika kita bayangkan ada sumbu koordinat pada lintasan benda tersebut. (Ingat diskusi tentang titik referensi)

---

Tidak ada bukti

Setelah mengamati rumus di atas, apakah Anda melihat simbol alias m? karena tidak ada, maka dapat disimpulkan bahwa massa tidak bertanggung jawab atas Gerakan Jatuh Bebas. Massa tidak berpengaruh di GJB.

---

ay_y = v_mereka + gt —— Persamaan 1

Misalnya, kita mengamati pergerakan buah mangga yang jatuh di kaki pohon mangga. Kecepatan awal jatuh bebas mangga (ay_y0) = 0 (kok 0? Karena itu, persamaan 1 berubah menjadi:

ay_y = gt

Melalui persamaan tersebut terlihat bahwa kecepatan jatuh mangga sangat dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (g) dan waktu

Nah, kecepatan buah mangga selalu berubah terhadap waktu atau dengan kata lain setiap satuan waktu kecepatan gerak buah mangga bertambah. Percepatan gravitasi yang bekerja pada mangga adalah konstan (9,8 m/s²), tetapi setiap satuan waktu mengalami pertambahan kecepatan, dimana pertambahan kecepatan alias percepatan itu konstan. Hal inilah yang menyebabkan Gerakan Jatuh yang termasuk GLBB.

Sekarang kita mengkaji hubungan antara jarak atau ketinggian dan kecepatan benda jatuh

ay_y² = v_mereka² + 2gh —— Persamaan 3

Misalnya kita meninjau sebuah batu yang jatuh dari ketinggian tertentu, dimana batu tersebut dilepaskan (bukan dilempar ke bawah). Jika dilepas, kecepatan awal alias v₀ = 0, seperti buah mangga yang jatuh sendiri tanpa diberi kecepatan awal. Jika batu dilempar, maka ada kecepatan awal. Anda mengerti perbedaannya…

Karena v_y0 = 0, maka persamaan 3 berubah menjadi:

ay_y² = 2 jam

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa besar/nilai kecepatan dipengaruhi oleh jarak atau ketinggian (h) dan percepatan gravitasi (g). Sekali lagi, perhatikan bahwa percepatan gravitasi adalah sama (9,8 m/s²). Karena gravitasi tetap, nilai kecepatan ditentukan oleh ketinggian (h). Semakin tinggi posisi benda saat jatuh, maka semakin cepat pula benda tersebut menumbuk tanah. untuk setiap satuan jarak/tinggi terjadi pertambahan kecepatan saat benda mendekati tanah, dimana nilai pertambahan kecepatan alias percepatan tetap konstan.

---

Contoh gerak jatuh bebas

1. Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian 20 meter di atas tanah (g = 10 m/s^2). Berapa kecepatan benda setelah mencapai ketinggian 15 meter di atas tanah?
Menyelesaikan:

Dia tahu:

h1 = 20 m
h2 = 15 m
g = 10m/s^2

bertanya:

vt = ….?

Menjawab:

h = h1 – h2
h = 20-15
h = 5 m
Kemudian kita dapat menentukan kecepatan akhir:

vt2 = 2gh
vt 2 = 2.10.5
vt 2 = 100
vt = Akar dari 100
vt = 10m/s
Jadi Kecepatan jatuh benda adalah 10 m/s.

---

2. Sebuah batu bermassa 2 kg dilepaskan dari keadaan diam dan jatuh bebas. Tentukan posisi dan kecepatan batu setelah bergerak 1 s, 5 s, dan 10 s.

Panduan jawaban:

Anda harus mengidentifikasi atau memeriksa masalah dalam masalah ini sebelum Anda menyelesaikannya. ingat bahwa yang dibutuhkan adalah posisi dan kecepatan batu setelah jatuh beberapa detik. Setelah Anda berhasil mengidentifikasi masalah, barulah Anda memutuskan untuk menggunakan solusi alias solusi seperti apa. Ada 3 rumus yang bisa Anda gunakan. Yang mana yang Anda gunakan?

ay_y = gt

y = ½ gt²

ay_y² = 2 jam

Massa benda tidak masalah, jadi jangan terkecoh dengan pertanyaan yang memasukkan massa benda… Masukkan saja nilai g dan t (waktu).

---

BIBLIOGRAFI

• Tim Dosen Fisika Dasar I. 2009. Panduan Praktikum I Fisika Dasar. Surabaya: Unipress UNESA
• Halliday dan Resnick. 1991. Fisika Jilid 1 (terjemahan). Jakarta: Erlangga
• Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1 (terjemahan). Jakarta: Erlangga

---

Itulah ulasan tentang Rumus Gerak Jatuh Bebas: Contoh soal, definisi, ciri, persamaan, pembuktian. Semoga ulasan di atas bermanfaat bagi para pembaca. Cukup sekian dan terima kasih.

---

Baca juga artikel referensi terkait lainnya disini: