Pada artikel sebelumnya kita telah membahas tentang pengertian, ciri-ciri, dan rumus umum gerak lurus berubah beraturan. Kali ini kita akan membahas tentang gerak jatuh bebas yang merupakan salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Secara umum, gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal terdiri dari tiga jenis yaitu gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak vertikal ke atas. Pada prinsipnya, gerak jatuh bebas sama saja dengan gerak vertikal ke bawah namun ada sedikit perbedaan yang membuat gerak jatuh bebas jadi lebih mudah dianalisis.
Definisi Gerak Jatuh Bebas
Gerak jatuh bebas adalah gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal nol dan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi (a = g). Dengan kata lain, gerak jatuh bebas adalah gerak benda dalam arah vertikal tanpa kecepatan awal.
Gerak jatuh bebas dapat terjadi karena pengaruh gaya gravitasi misalnya buah yang jatuh dari pohonnya, atau bisa juga karena kegiatan manusia misalnya bola dijatuhkan dari suatu gedung dengan ketinggian tertentu tanpa diberi kecepatan awal.
Berbicara mengenai gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal tidak terlepas dari adanya gaya gravitasi. Perubahan kecepatan yang dialami benda ketika jatuh bebas terjadi karena adanya perngaruh gravitasi bumi. Benda yang jatuh akan bergerak semakin cepat dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum sesaat sebelum menyentuh bumi.
Konsep dasar yang harus kita ingat pada gerak jatuh bebas adalah benda yang bergerak jatuh bebas akan mengalami percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Pertambahan kecepatan tersebut terjadi karena gerak benda searah dengan gaya gravitasi bumi. Jadi, percepatan pada gerak jatuh bebas selalu bernilai positif yaitu sebesar percepatan gravitasi (a = g = 9,8 m/s2).
Sebenarnya ketika benda bergerak jatuh bebas, ada gaya gesekan antara benda dengan udara dan gaya tersebut seharusnya menghambat pergerakan benda. Sehingga gaya gesekan tersebut berlawanan arah dengan gaya gravitasi yang dialami benda. Akan tetapi, dalam kinematika gerak lurus, biasanya gaya gesekan tersebut diabaikan, sehingga gerak benda hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi.
Ciri-ciri Gerak Jatuh Bebas
Selain percepatan, kita juga harus memperhatikan lintasan benda. Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak dalam arah vertikal, maka perpindahan benda juga terjadi dalam arah vertikal sehingga perpindahan benda lebih sering disimbolkan dengan h atau ketinggian.
Akan tetapi perlu diingat bahwa gerak jatuh bebas dimulai dari ketinggian tertentu ke permukaan yang lebih rendah atau permukaan tanah. Jadi, ketinggian (h) yang digunakan untuk menyatakan perpindahan benda dihitung dari atas atau dari ketinggian awal ketika benda jatuh bukan dari bawah seperti menghitung ketinggian pada umumnya.
Suatu benda akan dikatakn bergerak jatuh bebas jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :
- Benda jatuh dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah
- Gerak benda dalam arah vertikal dan lintasan berupa garis lurus
- Kecepatan awal benda sama dengan nol (vo = 0)
- Perpindahan benda dalam arah vertikal
- Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi (a = +g)
Pada gerak jatuh bebas, berlaku hukum kekekalan energi mekanik sehingga energi mekanik di titik tertinggi (titik awal jatuh) akan sama dengan energi mekanik benda di titik terendah. Prinsip kekekalan energi mekanik ini biasanya dapat kita manfaatkan untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan kinematika gerak lurus dan usaha.
Pada poin ketiga ciri-ciri gerak jatuh bebas dinyatakan bahwa kecepatan awal benda sama dengan nol. Lalu bagaimana jika kecepatan benda tidak sama dengan nol? Jika kecepatan awal benda tidak sama dengan nol maka gerak tersebut bukan tergolong gerak jatuh bebas melainkan gerak vertikal ke bawah. Tapi, gerak jatuh bebas bisa juga kita sebut sebagai gerak vertikal ke bawah karena sama-sama bergerak ke bawah dalam arah vertikal.
Rumus Umum Gerak Jatuh Bebas
Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasar gerak jatuh bebas sama dengan rumus dasar GLBB. Hanya saja karena percepatan dan perpindahan dinyatakan dalam besaran yang berbeda, maka ada perubahan simbol seperti berikut :
Rumus Utama GLBB
Dengan :
vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
vo = kecepatan awal (m/s)
s = perpindahan (m)
a = percepatan (m/s2)
t = waktu tempuh (s)
| vt = vo ± a.t vt2 = vo2 ± 2.a.s s = vo.t ± ½.a.t2 |
Dengan :
vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
vo = kecepatan awal (m/s)
s = perpindahan (m)
a = percepatan (m/s2)
t = waktu tempuh (s)
Rumus Utama GJB
Dengan :
vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
vo = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu tempuh (s)
| vt = vo + g.t vt2 = vo2 + 2.g.h h = vo.t + ½.g.t2 |
Dengan :
vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
vo = kecepatan awal (m/s)
h = perpindahan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu tempuh (s)
Perhatikan kedua rumus utama di atas. Perhatikan bahwa pada gerak jatuh bebas (GJB), percepatannya selalu positif sehingga tidak ada tanda plus minus (±) seperti pada GLBB. Kemudian perhatikan pula simbol besaran yang berbeda. Meski berbesa simbol, pada dasarnya simbol tersebut digunakan untuk besaran yang sama.
Selanjutnya yang harus kita perhatikan, karena pada gerak jatuh bebas tidak ada kecepatan awal, maka kecepatan awalnya sama dengan nol sehingga rumus utama gerak jatuh bebas bisa disederhanakan lagi menjadi :
| vt = g.t vt2 = 2.g.h h = ½.g.t2 |
Dari rumus vt2 = 2.g.h, maka diperoleh rumus menghitung kecepatan setelah t detik yang sering digunakan dalam menyelesaikan soal gerak jatuh bebas yaitu :
| vt = √2.g.h |
Rumus gerak jatu bebas yang ketiga (h = ½.g.t2), biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian atau kedalaman jurang. Biasanya untuk menghitung kedalaman jurang, kita bisa menjatuhkan suatu benda kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk sampai ke dasar jurang. Tentu saja kita harus menggunakan benda tertentu yang bisa memberi tanda bahwa benda tersebut telah menyentuh tanah misalnya adanya bunyi dan sebagainya.
Pengertian, Ciri-ciri dan Rumus Gerak Jatuh Bebas
4/
5
Oleh
vlajarmoeda
