SeputarIlmu.Com – Hallo para pencari ilmu, jumpa kembali dalam artikel di seputarilmu.com. Kali ini akan membahas mengenai Gerak Jatuh Bebas (GJB).
Ada yang sudah mengenal atau pernah mendengar mengenai istilah Gerak Jatuh Bebas (GJB)? Simak penjelasan terlengkapnnya di bawah ini.
Pengertian Gerak Jatuh Bebas (GJB)
Gerak Jatuh Bebas (GJB) merupakan salah satu bentuk gerak lurus dalam kelompok Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dimana pergerakan benda hanya dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya gesek dengan udara. Gerak jatuh bebas merupakan gerakan yang terjadi tanpa adanya kecepatan awal pada benda (kecepatan awal sama dengan nol).
Selama terjadinya GJB, pergerakan benda akan dipengaruhi oleh dua gaya utama, yaitu gaya gravitasi yang membuat kecepatannya bertambah dan gaya gesek dengan udara yang menghambat penambahan kecepatan, dalam hal ini gaya gravitasi arahnya selalu berlawanan dengan gaya gesekan benda.
Ciri-Ciri Gerak Jatuh Bebas (GJB)
- Memiliki lintas jalur garis lurus vertikal
- Tidak mempunyai kecepatan awal (kecepatan awal sama dengan nol)
- Terjadi perubahan kecepatan (percepatan atau perlambatan benda)
- Pergerakan terjadi dari ketinggian
- Dipengaruhi gaya gravitasi dan gaya gesekand gengan udara.
- Percepatan benda itu sama dengan percepatan gravitasi (a = g).
Besaran Fisika Pada Gerak Jatuh Bebas (GJB)
1. Kecepatan (v)
Kecepatan yaitu salah satu besaran didalam ilmu fisika yang menunjukkan seberapa cepat sebuah benda yang berpindah dari suatu tempat ke tempat lain. Satuan dunia internasional yang digunakan untuk kecepatan ialah meter per sekon (m/s).
Tetapi jika didalam kehidupan sehari-hari di Indonesia, kita lebih sering memakai satuan kilometer per jam (km/jam), sedangkan di negara amerika lebih sering dipakai mil per ja, (mil/jam). Kecepatan bisa diperoleh dari perkalian antara jarak yang ditempuh dengan waktu tempuh. Simbol dari kecepatan adalah v.
2. Jarak (s)
Jarak yakni salah satu besaran dalam ilmu fisika yang menunjukkan seberapa jauh suatu benda berubah posisinya didalam lintasan tertentu.
Satuan Internasional untuk jarak adalah meter (m), tetapi didalam kehidupan sehari hari di indonesia, kita sering menggunakan satuan kilometer (km).
Sedangkan di Amerika seringnya digunakan satuan mil ataupun kaki. Hasil dari Jarak bisa diperoleh dari perkalian kecepatan dengan waktu tempuh. Jarak pada Gerak Jatuh Bebas ialah ketinggian benda tersebut dari permukaan.
3. Waktu Tempuh (t)
Waktu tempuh merupakan waktu yang dibutuhkan pada suatu benda untuk berpindah dari suatu posisi ke posisi yang lain pada kecepatan tertentu.
Satuan Internasional Waktu Tempuh adalah sekon (s), simbol yang dipakai untuk melambangkan waktu tempuh adalah t. Waktu tempuh bisa diperoleh dari hasil pembagian jarak dengan kecepatan.
4. Percepatan (a)
Percepatan ialah paerubahan kecepatan yang terjadi pada benda ,terjadi karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda maupun karena keadaan benda.
Karena perubahan yang terjadi pada benda di GJB dipengaruhi oleh gaya gravitasi, maka itu percepatannya sama dengan percepatan gravitasi.
Nilai percepatan gravitasi yang digunakan jika tidak diketahui dalam sebuah soal adalah 9,81m/s² ataupun digenapkan menjadi 10m/s². Simbol yang dipakai untuk melambangan gravitasi adalah g.
Rumus Gerak Jatuh Bebas (GJB)
Vt = V0 + a x t
Vt = g . t
h = ½ g . t²
Vt² = 2 . g . h
Keterangan :
- Vt : Kecepatan pada saat t detik (m/s)
- V0 : Kecepatan awal (m/s)
- g : Percepatan gravitasi (m/s2)
- h : Ketinggian (m)
- t : Waktu(s)
Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas (GJB)
Sebuah kelapa jatuh bebas dari pohon yang tingginya 20 meter. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2, berapa lama waktu yang diperlukan kelapa tersebut untuk mencapai tanah jika gesekan udara dianggap tak ada?
Pembahasan
Diketahui
- g = 10 m/s2
- v0 = 0 m/s
- h = 20 m
Penyelesaian
h = V0 t + ½ g t2
20 = 1/2 10 t2
t2 = 20/5
t = 2 s
Jadi, waktu yang dibutuhkan duren sampai ke tanah yaitu 2 s.
Demikianlah penjelasan terlengkap mengenai √ Gerak Jatuh Bebas (GJB) : Pengertian, Ciri, Besaran, Rumus & Contoh Soalnya Lengkap. Semoga bermanfaat dan bisa menambah ilmu pengetahuan bagi para pencari ilmu. Terima Kasih.
Baca Juga Artikel lainnya :
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 (v0≠ 0) sedangkan pada gerak jatuh bebas kecepatan awalnya sama dengan nol (v0 = 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 = g). |
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 = 9,8 m/s2) oleh sebab itu gerak jatuh bebas merupakan jenis gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepat.
Suatu benda dikatakan mengalami gerak jatuh bebas (GJB) apabila memenuhi ciri-ciri atau karakteristik sebagai berikut:
Benda bergerak dari atas ke bawah dengan permukaan tanah sebagai titik acauannya. | |
Lintasan gerak benda berupa garis lurus vertikal | |
Perpindahan benda terjadi pada sumbu Y (arah vertikal) | |
Kecepatan awal benda sama dengan nol (v0 = 0) | |
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.
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:
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:
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.
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.
Jika dalam soal nilai g tidak diketahui, maka kita gunakan nilai 10 m/s2 sebagai nilai percepatan gravitasi pada gerak jatuh bebas atau jenis gerak vertikal lainnya.
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:
percepatan gravitasi bumi (m/s2) | |||
Jika persamaan 4 dan 5 kita subtitusikan ke persamaan 1, maka kita akan mendapat rumus kecepatan benda sesudah t detik yaitu sebagai berikut:
Sementara kalau persamaan 4 dan 5 kita subtitusikan ke persamaan 3 maka kita peroleh rumus kecepatan sesudah t detik sebagai berikut:
kecepatan benda sesudah t detik (m/s) | |||
percepatan gravitasi bumi (m/s2) | |||
Ketinggian benda pada titik tersebut disimbolkan dengan h’. Dari gambar di atas terlihat terperinci relasi antara h0, s dan h’. Dengan memakai persamaan 6, maka ketinggian benda sesudah t detik pada gerak jatuh bebas sanggup dihitung dengan rumus sebagai berikut:
ketinggian benda sesudah t detik (m) | |||
ketinggian mula-mula benda (m) | |||
percepatan gravitasi bumi (m/s2) | |||
Jika ketinggian benda mula-mula h0 sudah diketahui, maka dengan memakai persamaan 6, waktu yang diperlukan benda untuk hingga ke tanah sanggup ditentukan dengan memakai rumus berikut:
ketinggian mula-mula benda (m) | ||||
percepatan gravitasi bumi (m/s2) | ||||
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.
→ perpindahan sesudah t detik | |||
→ kecepatan sesudah t detik | |||
→ ketinggian sesudah t detik | |||
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 4 jenis grafik yaitu grafik relasi perpindahan terhadap waktu (grafik s – 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).
Dalam gerak jatuh bebas, ketinggian merupakan kebalikan dari perpindahan. Ketinggian benda diukur dari bawah ke atas yaitu dari permukaan tanah menuju posisi ketinggian benda. Ketinggian 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 final (di tanah) ketinggian benda yaitu nol.
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 (v0 = 0) kemudian bertambah secara teratur seiring bertambahnya waktu.
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 m/s2.
Untuk lebih memahami klarifikasi perihal grafik gerak benda, silahkan kalian pelajari artikel perihal jenis-jenis grafik gerak benda dan cara membacanya.
Buah mangga (m = 0,3 kg) jatuh dari pohonnya dengan ketinggian 2 m. sedangkan buah kelapa (m = 0,3 kg) jatuh dari pohonnya berketinggian 8 m. tentukan:
a) perbandingan waktu jatuh buah mangga dan buah kelapa
b) perbandingan kecepatan jatuh buah mangga dan kelapa
g = 10 m/s2 (tidak diketahui dalam soal)
waktu jatuh buah mangga memenuhi:
waktu jatuh buah kelapa memenuhi:
jadi perbandingan waktu jatuh buah mangga dengan kelapa adalah:
t1/t2 = [(1/5) √10]/[ (2/5) √10]
kecepatan jatuh buah mangga:
kecepatan jatuh buah kelapa:
jadi perbandingan kecepatan jatuh buah mangga dengan kelapa adalah:
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.
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.