Pengertian Gerak Jatuh Bebas - Ciri Ciri , Rumus dan Contoh Soalnya

Table of Contents

Pengertian Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerakan yang dialami oleh benda yang terjatuh ke bawah tanpa adanya gaya yang memperlambat atau menghambat gerakannya, kecuali gaya gravitasi bumi. Dalam gerak jatuh bebas, benda tersebut hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi, yang menyebabkan percepatan benda menuju pusat gravitasi, yaitu bumi.

Pada dasarnya, gerak jatuh bebas adalah contoh dari gerak lurus beraturan dalam fisika. Menurut hukum gerak Newton, percepatan benda dalam gerak jatuh bebas konstan dan sebanding dengan percepatan gravitasi bumi (g), yang sekitar 9.8 m/s² di permukaan bumi.

Beberapa karakteristik gerak jatuh bebas adalah:

1. Percepatan konstan: Percepatan benda selama gerak jatuh bebas tetap konstan, yaitu sekitar 9.8 m/s² di permukaan bumi.

2. Kecepatan meningkat secara linear: Kecepatan benda terus meningkat secara linear selama jatuh bebas karena percepatannya konstan.

3. Sumbu vertikal: Gerak jatuh bebas biasanya terjadi dalam sumbu vertikal, yaitu menuju ke bawah.

4. Tidak ada hambatan udara: Dalam kondisi ideal, gerak jatuh bebas diasumsikan terjadi dalam ruang hampa udara atau tanpa adanya hambatan udara yang memperlambat gerakan benda.

Contoh umum dari gerak jatuh bebas adalah ketika sebuah benda dilepaskan dari ketinggian tertentu dan jatuh bebas ke arah permukaan tanah. Hal ini juga terjadi pada fenomena jatuhnya benda bebas dari atas menara, penggunaan elevator, atau bahkan ketika menggugurkan benda dari tangan.

Ciri Ciri Dari Gerak Jatuh Bebas

• Memiliki jalur dalam bentuk garis lurus vertikal.
• Tidak memiliki kecepatan awal (kecepatan awal adalah nol).
• Perubahan kecepatan terjadi, menyebabkan akselerasi atau perlambatan objek.
• Pergerakannya berlangsung dari ketinggian tertentu.
• Dipengaruhi oleh gravitasi dan gesekan dengan udara.
• Akselerasi suatu objek berhubungan dengan percepatan gravitasi (a = g).

Rumus umum

Secara umum gerak yang hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi memiliki bentuk:

${\displaystyle y=v_{0}\cdot t+{\frac {1}{2}}gt^{2}\ }$

Karena Gerak Jatuh Bebas

${\displaystyle h=v_{0}\cdot t+{\frac {1}{2}}gt^{2}\ }$

di mana arti-arti lambang dan satuannya dalam SI adalah

• t adalah waktu (s)
• y adalah posisi pada saat t (m)
• v₀ adalah kecepatan awal (m/s)
• g adalah percepatan gravitasi (m/s²)

Akan tetapi khusus untuk GJB diperlukan syarat tambahan yaitu:

${\displaystyle v_{0}=0\!}$

sehingga rumusan di atas menjadi

${\displaystyle h={\frac {1}{2}}gt^{2}\!}$

Penerapan Gerak Jatuh Bebas dalam Kehidupan

Berikut ini merupakan penerapan gerak jatuh bebas dalam kehidupan sehari-hari.

1. Mengukur Ketinggian Bangunan

Untuk mengukur ketinggian bangunan, kamu tidak perlu menggunakan meteran seperti halnya kamu mengukur panjangnya kayu. Cobalah untuk melemparkan batu atau benda lain dari puncak bangunan tersebut. Lalu, hitung lama benda untuk sampai ke tanah. Setelah waktunya diketahui, kamu bisa masukkan besaran waktu tersebut pada persamaan ketinggian (h) gerak jatuh bebas. Mudah, kan?

2. Mengukur Kedalaman Kolam

Jika kamu ingin tahu kedalaman kolam tetapi tidak memiliki meteran untuk mengukurnya, coba gunakan prinsip gerak jatuh bebas. Lemparkan batu dari permukaan kolam dan catat waktu yang diperlukan batu untuk mencapai dasar. Nah, teori ini akan berhasil jika kolam dalam keadaan kosong, ya. Artinya, belum terisi oleh air.

Agar pemahamanmu semakin terasah, yuk simak contoh soal berikut ini.

Contoh Soal 1

Fero dan Feri berada di sebuah bukit. Tak jauh dari lokasi mereka terdapat jurang yang tidak terlalu dalam. Sebagai langkah antisipasi, mereka ingin tahu seberapa dalam jurang tersebut. 

Untuk mengukurnya, Feri melemparkan batu ke dalam jurang dan Fero mengukur waktu yang diperlukan batu untuk mencapai dasar jurang. Dari hasil perhitungan, diperoleh waktu 3 s. Berapakah kedalaman jurang yang diukur Fero dan Feri?

Pembahasan:

Diketahui:

t = 3 s

Ditanya: h =…?

Penyelesaian:

Untuk mencari kedalaman jurang, gunakan persamaan berikut.

Jadi, kedalaman jurang tersebut adalah 45 m.

Contoh Soal 2

Sebuah kelapa jatuh dari ketinggian 5 m. Berapakah kecepatan kelapa saat menyentuh tanah?

Pembahasan:

Diketahui:

h = 5 m

Ditanya: v =…?

Penyelesaian:

Untuk mencari kecepatan saat menyentuh tanah, gunakan persamaan berikut.

Jadi, kecepatan kelapa saat menyentuh tanah adalah 10 m/s.

Contoh Soal 3

Tanpa sengaja, Jeje melihat ada mangga yang jatuh dari pohonnya. Waktu yang dibutuhkan mangga untuk sampai di tanah terukur 2 s. Tentukan kecepatan mangga saat tiba di tanah!

Pembahasan:

Diketahui:

t = 2 s

Ditanya: v =…?

Penyelesaian:

Gunakan persamaan berikut ini.

Jadi, kecepatan mangga saat tiba di tanah adalah 20 m/s.

Contoh Soal 4

1. Doni memiliki sebuah kelereng yang ingin di jatuhkan dari ketinggian 45 m dan percepatan gravitasi nya 10 m/s². Maka, berapakah kecepatan dari kelereng doni saat menyentuh tanah ?

Jawab :

Di ketahui : h = 45 m

                      g = 10 m/s²

Di tanya : berapakah kecepatan dari kelereng doni saat menyentuh tanah…?

Di  jawab  : V_t² = 2 x g x h

                      V_t² = 2 x 10 m/s² x 45 m = 900 m/s²

                       V_t = 900 m/s² = 30 m/s²

Jadi, kecepatan dari kelereng doni saat menyentuh tanah iyalah secepat = 30 m/s²

Contoh Soal 5

2. Risti memiliki sebuah bola basket yang ingin di jatuhkan dari ketinggian 90 m dan percepatan gravitasi nya 20 m/s². Maka, berapakah kecepatan dari bola basket risti saat menyentuh tanah ?

Jawab :

Di ketahui : h = 90 m

       g = 20 m/s²

Di tanya : berapakah kecepatan dari bola basket risti saat menyentuh tanah…?

Di  jawab  : V_t² = 2 x g x h

                      V_t² = 2 x 20 m/s² x 90 m = 3.600 m/s²

                       V_t = 60 m/s² = 60 m/s²

Jadi, kecepatan dari kelereng risti saat menyentuh tanah iyalah secepat = 60 m/s²

Baca Juga: Contoh Soal Bahasa Indonesia Kelas 6 Semester 1 dan Semester 2 Kurikulum 2013 dan Kunci Jawabannya

Contoh Soal 6

Buah kelapa terlepas dari tangkainya dan tiba di tanah setelah tiga detik. Berapa kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah ? g  = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
t = 3 sekon
g = 10 m/s²
Ditanya :
Kelajuan akhir (v_t) ?
Jawab :
Tanpa rumus.
Ketika jatuh bebas, buah mengalami percepatan gravitasi sebesar 10 m/s² atau 10 m/s per 1 sekon. Ini berarti kelajuan buah bertambah 10 m/s setiap 1 sekon.
Setelah 1 sekon, laju buah = 10 m/s
Setelah 2 sekon, laju buah = 20 m/s
Setelah 3 sekon, laju buah = 30 m/s.
Menggunakan rumus.
Rumus GLBB :
v_t = v_o + g t
h = v_o t + ½ g t²
v_t² = v_o² + 2 g h
Pada gerak jatuh bebas, benda tidak mempunyai kelajuan awal (v_o = 0). Karenanya rumus di atas berubah menjadi :
Rumus GJB :
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
Keterangan : v_t = kelajuan akhir, g = percepatan gravitasi, t = selang waktu, h = ketinggian.
Diketahui g dan t, ditanya v_t karenanya gunakan rumus pertama.
v_t = g t
v_t = (10)(3)
v_t = 30 m/s
Kelajuan akhir buah = 30 m/s

Contoh Soal 7

Benda jatuh bebas dari ketinggian 5 meter di atas permukaan tanah. Tentukan (a) kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah (b) Selang waktu buah jatuh hingga tiba di tanah.
g  = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
h = 5 meter
g = 10 m/s²
Ditanya :
(a) Kelajuan akhir (v_t) ?
(b) Selang waktu (t) ?
Jawab :
Rumus GJB :
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
(a) Kelajuan akhir (v_t)
Diketahui h dan g, ditanya v_t karenanya gunakan rumus ketiga.
v_t² = 2 g h = 2(10)(5) = 100
v_t = 10 m/s
(b) Selang waktu (t)
Diketahui h dan g, ditanya t karenanya gunakan rumus kedua.
h = ½ g t²
5 = ½ (10) t²
5 = 5 t²
t² = 5/5 = 1
t = 1 sekon
Selang waktu = 1 sekon

Contoh Soal 8

Bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Tentukan (a) percepatan benda (b) jarak tempuh selama 3 detik (c) Selang waktu benda mencapai laju 20 m/s
g = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
g = 10 m/s²
Ditanya :
(a) Percepatan (a) ?
(b) Jarak tempuh (h) jika t = 3 sekon ?
(c) Selang waktu (t) jika v_t = 20 m/s ?
Jawab :
Rumus GJB
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
(a) Percepatan (a) ?
Percepatan benda = percepatan gravitasi = 10 m/s². Ini berarti kelajuan benda bertambah 10 m/s per 1 sekon.
(b) Jarak tempuh (h) jika t = 3 sekon ?
Diketahui g = 10 dan t = 3, ditanya h karenanya gunakan rumus kedua.
h = ½ g t² = ½ (10)(3) = (5)(3²) = (5)(9) = 45 meter
(c) Selang waktu (t) jika v_t = 20 m/s ?
Diketahui g = 10 dan v_t = 20, ditanya t karenanya gunakan rumus pertama.
v_t = g t
20 = (10) t
t = 20 / 10 = 2 sekon

Penelusuran yang terkait dengan Gerak Jatuh Bebas

• contoh gerak jatuh bebas
• contoh soal gerak jatuh bebas
• teori gerak jatuh bebas
• rumus gerak jatuh bebas
• laporan gerak jatuh bebas
• manfaat gerak jatuh bebas
• gerak jatuh bebas dan gerak harmonis
• rumusan masalah gerak jatuh bebas