gerak jatuh bebas

GERAK JATUH BEBAS

Tujuan : mengamati benda yang mengalami gerak jatuh bebas.

Pada masa lampau, gerak jatuh bebas ke permukaan tanah merupakan pokok bahasan yang sangat menarik dalam ilmu filsafat alam. Aristoteles, seorang filsuf, pernah mengatakan bahwa benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat dibandingkan benda yang lebih ringan. Pendapat Aristoteles ini mempengaruhi pandangan orang-orang yang hidup sebelum masa Galileo, yang menganggap bahwa benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan dan bahwa laju jatuh benda sebanding dengan massa benda tersebut. Mungkin sebelum belajar pokok bahasan ini, anda juga berpikiran demikian.

Jatuhkan selembar kertas dan sebuah buku dari ketinggian yang sama. Kertas diletakkan di atas telapak tangan kiri dan buku diletakkan di atas telapak tangan kanan. Setelah dijatuhkan, buku tiba lebih dahulu di lantai, sedangkan kertas tiba kemudian. Sekarang, coba anda letakan kertas di atas buku lalu kertas dan buku dijatuhkan ke lantai. Kali ini, kertas dan buku tiba secara bersamaan di lantai.  

Suatu benda dikatakan mengalami gerak jatuh bebas jika benda tersebut bergerak tegak lurus menuju pusat bumi dan selama gerakannya, benda mengalami percepatan gravitasi konstan. Jika jatuh bebas di dekat permukaan bumi maka benda mengalami percepatan gravitasi bumi konstan sebesar 9,8 m/s² dan arah percepatan gravitasi menuju pusat bumi (tegak lurus menuju permukaan bumi). Untuk mempermudah perhitungan yang dilakukan oleh siswa yang sedang belajar, g dibulatkan menjadi 10 m/s².

Berikut gambar buah kelapa yang jatuh dari pohonnya :

Terdapat tiga situasi yang berbeda, antara lain :

1.      Benda bergerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (tidak ada v_o). Misalnya buah jatuh dari pohon setelah terlepas dari tangkainya. Arah gerakan selalu ke bawah  dan benda mengalami percepatan karenanya percepatan gravitasi (g) selalu positif. Dalam buku fisika tertentu disebutgerak jatuh bebas

2.      Benda bergerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu (ada v_o). Misalnya batu yang dilempar vertikal ke bawah. Arah gerakan selalu ke bawah dan benda mengalami percepatan karenanya g selalu positif. Dalam buku fisika tertentu disebut gerak vertikal ke bawah.

3.      Benda bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Setelah mencapai ketinggian maksimum, benda bergerak kembali ke bawah. Misalnya anda melempar kelereng vertikal ke atas lalu menangkapnya lagi ketika kelereng bergerak ke bawah. Ketika bergerak ke atas, benda mengalami perlambatan (g negatif), ketika bergerak ke bawah, benda mengalami percepatan (g positif). Dalam buku fisika tertentu disebut gerak vertikal ke atas.Perlu diketahui bahwa jika benda mengalami salah satu dari ketiga kondisi di atas maka benda tersebut dikatakan bergerak jatuh bebas.

Rumus Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas merupakan contoh gerak lurus berubah beraturan karenanya rumus gerak jatuh bebas pada dasarnya sama dengan rumus gerak lurus berubah beraturan dan disesuaikan dengan kondisi gerak jatuh bebas.

 Keterangan :
h = tinggi (meter), v_o = laju awal (meter/sekon), v_t = laju akhir (meter/sekon), t = waktu (sekon), g = percepatan gravitasi (meter / sekon²) = 9,8 m/s² atau 10 m/s².
Percepatan gravitasi konstan sebesar 10 m/s² (g positif – benda bergerak ke bawah), artinya laju benda bertambah 10 m/s setiap 1 sekon. 2 sekon kemudian, laju benda menjadi 20 m/s, 3 sekon kemudian laju benda menjadi 30 m/s. Perlambatan gravitasi konstan sebesar 10 m/s² (g negatif, benda bergerak ke atas) artinya laju benda berkurang 10 m/s² setiap 1 sekon. 2 sekon kemudian, laju benda berkurang 20 m/s. 3 sekon kemudian laju benda berkurang 30 m/s.
Percepatan atau perlambatan konstan hanya terjadi di dekat permukaan bumi. Dalam pokok bahasan hukum gravitasi Newton, anda akan belajar bahwa nilai g berkurang terhadap kuadrat jarak.