Pada bab 02 Gerak Satu Dimensi, kita telah membahas tentang gerak berubah beraturan atau GLBB. Nah, sekarang timbul pertanyaan, bagaimana jika benda bergerak vertikal ke bawah dan gerak jatuh bebas ? lalu, bagaimana bila benda bergerak vertikal ke atas?.
Untuk itu pada halaman ini kita akan membahas tentang gerak vertikal ke bawah dan gerak jatuh bebas sedangkan untuk gerak vertikal ke atas kita bahas di halaman selanjutnya.
Gerak vertikal ke bawah dan Gerak Jatuh Bebas
Contoh benda yang bergerak vertikal ke bawah apa saja?, Benda yang bergerak vertikal ke bawah misalnya mangga atau kelapa yang jatuh dari pohonnya. Dalam hal ini berarti kecepatan awal buah yaitu sebesar 0 meter/sekon alias mula-mula diam. Ini dinamakan sebagai gerak jatuh bebas.
Lain halnya bila kita memetik buah mangga lalu menjatuhkannya dengan melakukan dorongan ke bawah, maka dalam kasus ini bisa dianggap bahwa buah mangga memiliki kecepatan awal yang diakibatkan oleh dorongan tangan. Atau kita bisa memperhatikan seorang pemain basket saat memantulkan bola ke tanah.
Terkadang, untuk membedakan dua peristiwa ini, maka jika kecepatan awal sebesar nol, maka dinamakan sebagai gerak jatuh bebas sedangkan jika kecepatan awal tidak sama dengan nol, maka dinamakan sebagai gerak vertikal ke bawah. Perhatikanlah gambar berikut ini.
Mengapa benda terjatuh ke bawah?. Benda jatuh ke bawah menuju inti bumi yang merupakan titik pusat massa yang sangat besar sehingga benda akan di tarik oleh gaya gravitasi bumi.
Dalam gerak vertikal ke bawah dan ke atas ini, besar percepatannya merupakan besarnya percepatan gravitasi yaitu 9,8 m/s2 atau dalam keperluan praktis biasanya dibulatkan menjadi 10 m/s2. Nah, besar percapatan gravitasi ini di setiap titik di bumi bisa saja berbeda.
Persamaan pada gerak vertikal ke bawah dan gerak jatuh bebas
Ada tiga persamaan dasar yang harus kita pahami, yaitu
Pada persamaan di atas, pada (±) akan berlaku (+) jika percepatan gravitasi bumi searah dengan gerak benda serta akan berlaku (-) jika percepatan gravitasi bumi tidak searah dengan gerak benda. Dan nilai Δy merupakan perpindahan benda dari titik awal. Perhatikanlah gambar ilustrasi di bawah ini.
Jika benda jatuh ke atas permukaan tanah, maka besar perpindahannya (Δy) akan sama dengan ketinggian (h).
Contoh soal gerak vertikal ke bawah dan gerak jatuh bebas
1. Sebuah mangga jatuh dari ranting pohonnya yang berketinggian sebesar 8 meter dari permukaan tanah. Jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2 , Berapa waktu yang dibutuhkan mangga tersebut untuk jatuh ke permukaan tanah?
2. Sebuah benda dijatuhkan oleh seorang anak kecil dari gedung bertingkat yang tingginya 20 meter. Benda tersebut jatuh ke permukaan tanah memerlukan waktu 4 detik. Apabila besar percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2 dan gesekan udara diabaikan, berapa kecepatan awal benda yang diberikan oleh anak tersebut?
Jawab
Persamaan-persamaan GLBB yang sudah kita bahas sebelumnya akan kita gunakan kembali.
1. Diketahui: yt-y0 = 8 meter, v0 = 0 m/s dan a = g = 10 m/s2
Ditanya: t = ….?
2. Diketahui : yt-y0 = 20 meter, t = 4 sekon, a = g = 10 m/s2
Ditanya: v0=….?
Nilai negatif menunjukan bahwa kecepatan awal benda bergerak ke atas (berlawanan dengan arah gerak benda yang menuju arah ke bawah). Ini artinya anak kecil tadi melempar benda tersebut ke atas sehingga ketika ketinggian benda 20 meter memiliki kecepatan 15 m/s.
Soal di atas jika kita kembangkan menjadi peristiwa kedua yaitu gerak jatuh bebas dimana kecepatan awalnya nol, maka
Waktu t = 2 sekon berarti lebih cepat daripada waktu t= 4 sekon pada peristiwa pertama.
Nah, jika kita kembangkan lagi menjadi peristiwa ketiga dimana anak kecil tadi saat menjatuhkan benda sambil didorong ke bawah dengan kecepatan 5 m/s, maka
Kemudian menggunakan rumus abc
Nilai waktu t2 yang bernilai negatif tidak digunakan karena tidak mungkin waktu bernilai negatif sehingga waktu (t) sebesar 1,55 sekon.
Kesimpulannya jika benda tersebut dijatuhkan sambil didorong ke bawah, maka waktu yang dibutuhkan benda sampai di permukaan tanah akan lebih sedikit (lebih cepat sampai ke tanah).
