Materi Gerak Jatuh Bebas Beserta Teladan Soal

Salah satu pola gerak yang paling umum terkena  gerak lurus berubah beraturan (GLBB) ialah benda yang  mengalami jatuh bebas dengan jarak yang tidak jauh dari  permukaan tanah. Kenyataan bahwa benda yang jatuh  mengalami percepatan, mungkin pertama kali tidak begitu  terlihat. Sebelum masa Galileo, orang mempercayai  pemikiran bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat  dari benda yang lebih enteng, dan bahwa laju jatuh benda tersebut sebanding dengan berat benda itu. Galileo menemukan bahwa tiruana benda akan jatuh dengan percepatan konstan yang sama kalau tidak ada udara atau kendala lainnya. Ia menyatakan bahwa untuk sebuah benda yang jatuh dari keadaan membisu tampak menyerupai pada Gambar 1.0 , jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat waktu, h ∝ t 2 .

Gambar 1.0 : Foto rangkap benda jatuh bebas.

Untuk memperkuat penemuannya bahwa laju benda yang jatuh bertambah ketika benda itu jatuh, Galileo menggunakan argumen yang cerdik. Sebuah kerikil berat yang dijatuhkan dari ketinggian 2 m akan memukul sebuah tiang pancang lebih dalam ke tanah dibandingkan dengan kerikil yang sama tetapi dijatuhkan dari ketinggian 0,2 m. Jelas, kerikil tersebut bergerak lebih cepat pada ketinggian yang pertama. 

Gambar 1.1 : (a) Sebuah bola dan kertas yang enteng dijatuhkan pada ketika yang sama, (b) Percobaan yang sama diulangi, tetapi dengan kertas yang berbentuk gumpalan.

Galileo juga menegaskan bahwa tiruana benda, berat atau enteng jatuh dengan percepatan yang sama, kalau tidak ada udara (hampa udara). Jika kalian memegang selembar kertas secara horizontal pada satu tangan dan sebuah benda lain yang lebih berat, contohnya sebuah bola di tangan yang lain, dan melepaskan kertas dan bola tersebut  pada ketika yang sama menyerupai pada Gambar 1.1(a),  benda yang lebih berat akan lebih dulu mencapai tanah. Tetapi kalau kalian mengulang percobaan ini, dengan membentuk kertas menjadi gumpalan kecil tampak menyerupai pada Gambar 1.1(b), kalian akan melihat bahwa kedua  benda tersebut mencapai lantai pada ketika yang hampir sama. 

Gambar 1.2 : Sebuah kerikil dan bulu ayam dijatuhkan dari ketinggian yang sama: (a) di udara; (b) di ruang hampa.

Galileo yakin bahwa udara berperan sebagai kendala untuk benda-benda yang sangat enteng yang mempunyai permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa, kendala udara ini sanggup diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara sudah dihisap, maka benda enteng menyerupai bulu atau selembar kertas yang dipegang horizontal akan jatuh dengan percepatan yang sama menyerupai benda yang lain, tampak menyerupai pada Gambar 1.2. Demonstrasi pada ruang hampa udara menyerupai ini tidak ada pada masa Galileo, yang membuat keberhasilan Galileo lebih jago lagi.

Galileo sering disebut “Bapak sains modern”, tidak spesialuntuk disebabkan isi dari sainsnya (penemuan astronomik, inersia, jatuh bebas), tetapi juga gaya atau pendekatannya terhadap sains (idealisasi dan penyederhanaan, matematisasi teori, teori yang mempunyai hasil yang sanggup diuji, eksperimen untuk menguji ramalan teoritis). Sumbangan Galileo yang spesifik terhadap pemahaman kita terkena gerak benda jatuh bebas sanggup dirangkum sebagai diberikut:

“Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya kendala udara, tiruana benda jatuh dengan percepatan konstan yang sama”.

Kita menyebut percepatan ini percepatan yang disebabkan oleh gravitasi pada Bumi dan didiberi simbol dengan g, besar percepatan gravitasi kira-kira g = 9,80 m/s². Besar percepatan gravitasi g sedikit bervariasi berdasarkan garis lintang dan ketinggian. Tetapi variasi ini begitu kecil sehingga kita sanggup mengabaikannya untuk sebagian besar kasus. Efek kendala udara seringkali kecil, dan akan sering kita abaikan. Bagaimanapun, kendala udara akan tampak, bahkan pada benda yang cukup berat kalau kecepatannya besar.

Ketika mengulas benda-benda yang jatuh bebas kita sanggup menggunakan persamaan di mana untuk a kita gunakan nilai g yang sudah didiberikan. Selain itu, lantaran gerak tersebut vertikal, kita akan mengganti x dengan y, dan menempatkan y₀ di daerah x₀ . Kita ambil y₀ = 0, kecuali kalau ditentukan lain. Tidak dilema apakah kita menentukan y positif pada arah ke atas atau arah ke bawah, yang penting kita harus konsisten sepanjang penyelesaian soal. Secara matematis persamaan pada gerak jatuh bebas dirumuskan sebagai diberikut:

v = v₀ + gt

y = v₀ t + 1/2 gt²

v² = v0² + 2 gy

dengan:

v₀ = kecepatan awal (m/s)

v = kecepatan selesai (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s² )

y = jarak tempuh benda (m)

t = waktu (s)

misal Soal

Doni melempar sebuah bola dari puncak gedung apartemen setinggi 37,6 m. Tepat pada ketika yang sama Yusuf yang tingginya 160 cm berjalan mendekati kaki gedung dengan kecepatan tetap 1,4 m/s. Berapa jarak Yusuf dari kaki gedung sempurna pada ketika bola jatuh,jika bola yang dijatuhkan tersebut sempurna terkena kepala Yusuf?

Penyelesaian:

Bola mengalami gerak jatuh bebas

v₀ = 0

a = -g = -9.8 m/s²

Jarak tempuh bola = 37,6 m – 160 cm = 37,6 m – 1,6 m = 36 m. Jadi, y = -36.

Jika waktu tempuh Yusuf sama dengan waktu jatuh bola, maka bola tersebut akan terkena kepala Yusuf. Yusuf mengalami gerak lurus beraturan dengan v = 1,4 m/s, maka jarak Yusuf tiruanla dari kaki gedung adalah:

Demikianlah bahan dan misal Soal tentang Gerak Jatuh Bebas ini saya sampaikan, agar bermanfaa ...

Bagikan Artikel ini