KlikBelajar.com Edukasi, Belajar dan Informasi
Grafik Gerak Jatuh Bebas.
Perhatikan gambar di bawah ini. Pernahkah kalian melihat insiden “buah jatuh dari pohon” ibarat buah mangga, buah durian atau buah kelapa yang jatuh dari pohonnya sebab sudah masak? Fenomena buah jatuh dari pohonnya tersebut dalam fisika disebut dengan
gerak jatuh bebas (GJB)
. Lalu tahukan kalian apa itu gerak jatuh bebas? Untuk menjawab pertanyaan ini silahkan kalian simak baik-baik klarifikasi berikut ini.
Pengertian Gerak Jatuh Bebas
Gerak jatuh bebas atau disingkat GJB merupakan salah satu bentuk gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dalam arah vertikal. Konsep gerak jatuh bebas (GJB) ini hampir sama dengan konsep gerak vertikal ke bawah (GVB) yang membedakan adalah, kalau pada gerak vertikal ke bawah kecepatan awal tidak sama dengan nol (v
≠
0)
sedangkan pada gerak jatuh bebas kecepatan awalnya sama dengan nol (v
= 0).
Karena GJB tidak mempunyai kecepatan awal maka gerak benda hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi. Sehingga sanggup disimpulkan bahwa:
Gerak Jatuh Bebas atau GJB yaitu gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal
(atas ke bawah)
dengan kecepatan awal nol serta mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi (a = thou).
Karena gerak jatuh bebas merupakan GLBB yang dipengaruhi gravitasi maka perubahan kecepatan yang dialami benda ketika jatuh bebas terjadi sebab efek gravitasi bumi. Benda yang jatuh akan bergerak semakin cepat dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum sesaat sebelum menyentuh bumi.
Perubahan kecepatan pada benda yang jatuh bebas tersebut merupakan bentuk
penambahan kecepatan
. Pertambahan kecepatan ini terjadi sebab gerak benda
searah
dengan gaya gravitasi bumi. Sehingga percepatan benda pada gerak jatuh bebas selalu bernilai positif (
+a)
yaitu sebesar percepatan gravitasi bumi (a = g = nine,8 m/s
2
) oleh sebab itu gerak jatuh bebas merupakan jenis
gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepat
.
Daftar Isi:
Ciri-Ciri Gerak Jatuh Bebas
Suatu benda dikatakan mengalami gerak jatuh bebas (GJB) apabila memenuhi ciri-ciri atau karakteristik sebagai berikut:
|
i |
Benda bergerak dari atas ke bawah dengan permukaan tanah sebagai titik acauannya. |
|
2 |
Lintasan gerak benda berupa garis lurus vertikal |
|
three |
Perpindahan benda terjadi pada sumbu |
|
4 |
Kecepatan awal benda sama dengan nol (v |
|
5 |
Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi bumi (a = g) |
Dari ciri-ciri gerak jatuh bebas nomor 3 di atas, perpindahan benda terjadi dalam arah vertikal sehingga besaran perpindahan dalam GJB ini lebih sering disebut dengan ketinggian yang disimbolkan dengan
h
.
Ketinggian dalam gerak jatuh bebas dipakai untuk menyatakan perpindahan benda yang dihitung dari atas ke bawah bukan dari bawah ke atas meskipun titik acuannya yaitu tanah.
Dalam gerak jatuh bebas (GJB) sanggup berlaku Hukum Kekekalan Energi Mekanik dimana energi mekanik (energi potensial + energi kinetik) di titik tertinggi akan sama dengan energi mekanik benda di titik terendah. Prinsip kekekalan energi mekanik ini sanggup dipakai untuk menuntaskan soal-soal yang berafiliasi dengan kinematika gerak lurus serta perjuangan dan energi
.
Rumus-Rumus Pada Gerak Jatuh Bebas
Untuk menurunkan rumus besaran-besaran pada gerak jatuh bebas (GJB) kita sanggup memakai rumus umum pada gerak lurus berubah beraturan. Rumus umum dalam GLBB tersebut yaitu sebagai berikut:
Rumus Umum GLBB
|
v |
= |
v |
…………………………………pers. (1) |
|
southward |
= |
s |
…………………………………pers. (2) |
|
v |
= |
v |
…………………………………pers. (iii) |
Dalam gerak jatuh bebas (GJB) terdapat beberapa rumus umum yang sanggup dipakai untuk menuntaskan soal-soal fisika yang berafiliasi dengan gerak jatuh bebas. Rumus-rumus tersebut yaitu:
one. Rumus Kecepatan Awal Benda
Pada gambar di atas menawarkan perbedaan kecepatan awal pada gerak vertikal ke bawah (GVB) dengan kecepatan awal pada gerak jatuh bebas (GJB). Sebenarnya konsep gerak jatuh bebas itu sama dengan konsep gerak vertikal ke bawah hanya saja kecepatan awal pada GJB sama dengan nol. Makara sanggup dikatakan gerak jatuh bebas yaitu gerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal nol.
|
v |
= |
|
…………………………………pers. (4) |
two. Rumus Percepatan Benda
Pada GLBB, secara umum percepatan dilambangkan dengan
a
. pada gerak jatuh bebas (GJB), percepatan yang dialami benda yaitu percepatan gravitasi bumi sehingga percepatan pada GJB sanggup dilambangkan dengan
g
.
Dari gambar di
atas sanggup dilihat bahwa percepatan benda pada gerak jatuh bebas berharga positif, hal ini dikarenakan arah percepatan benda searah dengan percepatan gravitasi bumi yaitu ke bawah
.
|
a |
= |
m |
…………………………………pers. (5) |
|
Dengan: |
|||
|
1000 |
= |
9,8 chiliad/s |
|
Jika dalam soal nilai
g
tidak diketahui, maka kita gunakan nilai 10 thousand/s
2
sebagai nilai percepatan gravitasi pada gerak jatuh bebas atau jenis gerak vertikal lainnya.
3. Rumus Perpindahan Benda
Dalam artikel perihal konsep jarak dan perpindahan telah dijelaskan bahwa perpindahan yaitu jarak terdekat dari posisi awal ke posisi akhir. Makara dalam gerak jatuh bebas yang lintasan bebentuk garis lurus, perpindahan sanggup diartikan sebagai selisih antara posisi final dan posisi awal. Karena pada gerak jatuh bebas posisi awalnya yaitu di atas maka perpindahan benda diukur dari atas.
Perpindahan dalam gerak lurus berubah beraturan biasanya disimbolkan dengan karakter s. Pada gerak jatuh bebas, sebab perpindahan benda terjadi dalam arah vertikal dan menyatakan perubahan ketinggian benda, maka perpindahan disimbolkan dengan h.
Namun penggunaan simbol h untuk menyatakan konsep perpindahan tidak sama dengan penggunaan simbol h untuk menyatakan konsep ketinggian, sebab perpindahan diukur dari atas ke bawah sedangkan ketinggian diukur dari bawah ke atas.
Dengan mensubtitusikan persamaan 4 dan 5 ke persamaan 2, maka besar perpindahan benda pada gerak jatuh bebas sanggup dihitung dengan rumus:
|
s |
= |
south |
|
|
h |
= |
0 + (0)t + ½ gt |
|
|
h |
= |
½ k.t |
…………………………………pers. (six) |
|
Dengan: |
|||
|
h |
= |
Perpindahan (thou) |
|
|
thou |
= |
percepatan gravitasi bumi (m/s |
|
|
t |
= |
waktu (s) |
|
4. Rumus Kecepatan Setelah t Detik
Dalam gerak jatuh bebas, nilai kecepatan benda akan bertambah secara teratur seiring dengan bertambahnya waktu dan akan mencapai kecepatan maksimum sesaat sebelum benda menyentuh tanah. Bertambahnya kecepatan secara teratur ini sebagai akhir dari efek percepatan gravitasi (g) yang nilainya selalu konstan.
Jika persamaan 4 dan 5 kita subtitusikan ke persamaan ane, maka kita akan mendapat rumus kecepatan benda sesudah t detik yaitu sebagai berikut:
|
v |
= |
v |
|
|
5 |
= |
0 + gt |
|
|
v |
= |
thou.t |
…………………………………pers. (7) |
Sementara kalau persamaan 4 dan five kita subtitusikan ke persamaan 3 maka kita peroleh rumus kecepatan sesudah t detik sebagai berikut:
|
5 |
= |
v |
|
|
v |
= |
|
|
|
v |
= |
2g |
|
|
v |
= |
√ |
…………………………………pers. (8) |
|
Keterangan: |
|||
|
v |
= |
kecepatan benda sesudah t detik (1000/s) |
|
|
g |
= |
percepatan gravitasi bumi (one thousand/s |
|
|
t |
= |
waktu (south) |
|
|
h |
= |
perpindahan benda (m) |
|
5. Rumus Ketinggian Benda
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, ketinggian benda diukur dari tanah. Pada gambar di atas, ketinggian mula-mula benda disimbolkan dengan h
. Ketika benda jatuh bebas dan mencapai posisi ditengah ibarat pada gambar di atas, maka besar perpindahan disimbolkan dengan karakter due south dimana s = h.
Ketinggian benda pada titik tersebut disimbolkan dengan h
’
. Dari gambar di atas terlihat terperinci relasi antara h
, southward dan h
’
. Dengan memakai persamaan half dozen, maka ketinggian benda sesudah t detik pada gerak jatuh bebas sanggup dihitung dengan rumus sebagai berikut:
|
h’ |
= |
h |
|
|
h’ |
= |
h |
…………………………………pers. (9) |
|
Dengan: |
|||
|
h |
= |
ketinggian benda sesudah t detik (1000) |
|
|
h |
= |
perpindahan benda (thou) |
|
|
h |
= |
ketinggian mula-mula benda (thousand) |
|
|
one thousand |
= |
percepatan gravitasi bumi (chiliad/s |
|
|
t |
= |
waktu (south) |
|
6. Rumus Waktu Mencapai Titik Terendah
Jika ketinggian benda mula-mula h
sudah diketahui, maka dengan memakai persamaan 6, waktu yang diperlukan benda untuk hingga ke tanah sanggup ditentukan dengan memakai rumus berikut:
|
h |
= |
½ g.t |
||
|
t |
= |
2 |
||
|
g |
||||
|
t |
= |
√ |
…………………………………pers. (10) |
|
|
Keterangan: |
||||
|
h |
= |
ketinggian mula-mula benda (m) |
||
|
m |
= |
percepatan gravitasi bumi (yard/due south |
||
|
t |
= |
waktu mencapai tanah (s) |
||
Jika semua rumus-rumus diatas dikumpulkan jadi satu maka akan menjadi rumus umum dalam gerak jatuh bebas yang sanggup kalian pergunakan untuk menuntaskan duduk kasus yang berafiliasi dengan gerak jatuh bebas.
Rumus Umum Gerak Jatuh Bebas (GJB)
|
h |
= |
½ g.t |
→ |
|
v |
= |
thousand.t |
→ |
|
v |
= |
√ |
|
|
h’ |
= |
h |
→ |
|
t |
= |
√ |
→ |
Grafik Gerak Jatuh Bebas
Grafik pada gerak jatuh bebas (GJB) sama ibarat grafik pada gerak lurus beraturan (GLB) hanya saja pada GJB terdapat dua jenis grafik kedudukan yaitu grafik perpindahan dan ketinggian. Makara pada GJB terdapat four jenis grafik yaitu grafik relasi perpindahan terhadap waktu (grafik southward
–
t),
grafik relasi ketinggian terhadap waktu (grafik h
–
t),
grafik relasi kecepatan terhadap waktu (grafik v
–
t) dan grafik relasi percepatan terhadap waktu (a
–
t).
1. Grafik Hubungan Perpindahan terhadap Waktu (Grafik s
–
t) pada GJB
Perpindahan merupakan besaran vektor jadi mempunyai arah. Dalam gerak jatuh bebas, perpindahan diukur dari atas ke bawah, yaitu dari posisi awal ketinggian benda hingga ke tanah jadi arah perpindahan yaitu ke bawah sehingga perpindahan berharga negatif
ibarat pada grafik. Dari grafik s
–
t di atas terlihat terperinci bahwa mula-mula perpindahan benda yaitu nol. Kemudian seiring bertambahnya waktu perpindahan benda semakin besar hingga pada titik final yaitu di tanah perpindahan benda tetap.
2. Grafik Hubungan Ketinggian terhadap Waktu (Grafik h
–
t) pada GJB
Dalam gerak jatuh bebas, ketinggian merupakan kebalikan dari perpindahan. Ketinggian benda diukur dari bawah ke atas yaitu dari permukaan tanah menuju posisi ketinggian benda.
Yardetinggian merupakan besaran skalar sehingga nilainya selalu positif. Dari grafik h
–
t di atas terlihat bahwa semakin bertambahnya waktu ketinggian benda semakin berkurang sebab benda bergerak ke bawah. Dan pada titik last (di tanah) ketinggian benda yaitu nol.
3. Grafik Hubungan Kecepatan terhadap Waktu (Grafik v
–
t) pada GJB
Kecepatan merupakan besaran vektor jadi selain nilai, kecepatan juga mempunyai arah. Dalam fisika, besaran-besaran yang arahnya ke bawah (searah dengan percepatan atau gaya gravitasi bumi) bernilai negatif. Karena pada gerak jatuh bebas, arah kecepatan searah dengan percepatan gravitasi, maka kecepatan benda berharga negatif. Dari grafik di atas terlihat mula-mula kecepatan benda nol (v
= 0) kemudian bertambah secara teratur seiring bertambahnya waktu.
4. Grafik Hubungan Percepatan terhadap Waktu (Grafik a
–
t) pada GJB
Untuk semua jenis gerak vertikal ibarat gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah dan gerak vertikal ke atas, semua percepatan gravitasi berharga negatif sebab arahnya ke bawah. Tidak hanya pada gerak vertikal saja, pada gerak parabola juga berlaku percepatan gravitasi tersebut. Pada grafik a
–
t di atas terlihat terperinci bahwa besar percepatan gravitasi konstan -9,8 k/southward
2
.
Untuk lebih memahami klarifikasi perihal grafik gerak benda, silahkan kalian pelajari artikel perihal jenis-jenis grafik gerak benda dan cara membacanya.
Contoh Soal Tentang Gerak Jatuh Bebas Beserta Penyelesaiannya
Buah mangga (m = 0,3 kg) jatuh dari pohonnya dengan ketinggian 2 m. sedangkan buah kelapa (m = 0,three kg) jatuh dari pohonnya berketinggian 8 k. tentukan:
a) perbandingan waktu jatuh buah mangga dan buah kelapa
b) perbandingan kecepatan jatuh buah mangga dan kelapa
Penyelesaian
h
1
= 2 m (mangga)
h
2
= 8 m (kelapa)
g = 10 g/south
ii
(tidak diketahui dalam soal)
a) waktu jatuh
waktu jatuh buah mangga memenuhi:
t
1
=
√
(2h
1
/g)
t
ane
=
√
(2×ii/10)
t
1
=
√
(four/x)
t
1
= (2/10)
√
x
t
i
= (ane/v)
√
ten detik
waktu jatuh buah kelapa memenuhi:
t
two
=
√
(2h
2
/g)
t
2
=
√
(2×8/x)
t
two
=
√
(sixteen/10)
t
2
= 4/
√
10
t
2
= (4/10)
√
10
t
ii
= (2/v)
√
10 detik
jadi perbandingan waktu jatuh buah mangga dengan kelapa adalah:
t
1
/t
2
= [(1/v)
√
10]/[ (2/v)
√
10]
t
1
/t
two
= one/2
b) kecepatan jatuh
kecepatan jatuh buah mangga:
v
1
=
√
(2gh
1
)
v
1
=
√
(2×10×two)
v
i
=
√
40
v
1
= 2
√
x m/s
kecepatan jatuh buah kelapa:
v
2
=
√
(2gh
two
)
v
two
=
√
(ii×10×8)
5
2
=
√
160
v
2
= four
√
10
jadi perbandingan kecepatan jatuh buah mangga dengan kelapa adalah:
v
ane
/five
2
= (two
√
10)/(iv
√
ten)
five
ane
/v
2
= 1/ii
Soal di atas sanggup diselesaikan dengan lebih cepat memakai konsep kesebandingan berikut ini. Coba kalian gunakan sendiri konsep ini untuk mengerjakan soal di atas. Jika hasil perhitungan sama berarti perhitungan kalian benar.
|
Konsep kesebandingan |
|
Waktu jatuh: t |
|
Berarti: |
|
Kecepatan jatuh: v |
|
Berarti: |
Demikianlah artikel perihal definisi gerak jatuh bebas (GJB), ciri-ciri, rumus serta contoh soal perihal gerak jatuh bebas dan pembahasannya. Semoga sanggup bermanfaat untuk Anda. Terimakasih atas kunjungannya dan hingga jumpa di artikel berikutnya.
Grafik Gerak Jatuh Bebas
Source: https://fisikamilenial.blogspot.com/2020/02/gerak-jatuh-bebas-pengertian-ciri-rumus.html
