15 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas beserta Rumus dan Pembahasannya

15 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas beserta Rumus dan Pembahasannya – Tahukah kamu bahwa mangga yang jatuh dari pohon atau bola yang dijatuhkan dari balkon tanpa dilempar adalah fenomena fisika?

Nah, semua itu adalah contoh gerak jatuh bebas. Dalam fisika, gerak jatuh bebas berarti benda jatuh hanya karena pengaruh gravitasi bumi tanpa ada gaya lain yang bekerja. 🍃

Fenomena tersebut juga bisa dihitung dengan menggunakan rumus tertentu, lho. Yuk, pelajari menggunakan contoh soal gerak jatuh bebas lengkap di artikel Mamikos yang satu ini. 📖🔎

Materi Fisika Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerakan suatu benda yang jatuh hanya karena pengaruh gravitasi bumi. Dalam kondisi ini, gaya lain seperti gesekan udara dianggap tidak ada, sehingga benda benar-benar jatuh murni akibat tarikan gravitasi.

Ciri utama gerak jatuh bebas adalah benda dijatuhkan tanpa kecepatan awal. Artinya, benda mulai bergerak dari keadaan diam, kemudian dipercepat menuju ke bawah karena gaya gravitasi.

Gerak ini termasuk dalam Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), karena memiliki percepatan tetap, yaitu percepatan gravitasi (g). Arah geraknya pun selalu searah dengan gravitasi, sehingga gerak jatuh bebas disebut juga GLBB dipercepat.

Nah, dalam kehidupan sehari-hari contoh gerak jatuh bebas sangat mudah ditemui, lho. Misalnya, buah mangga yang jatuh dari pohon, koin yang terlepas dari genggaman, atau sebuah bola yang dijatuhkan dari balkon tanpa dilempar lebih dulu. Semua peristiwa itu menunjukkan bagaimana benda jatuh karena gravitasi bumi.

Rumus Gerak Jatuh Bebas

Dalam gerak jatuh bebas, ada beberapa rumus dasar yang sering digunakan untuk menghitung waktu, kecepatan, maupun jarak tempuh benda.

Semua rumus ini berlaku dengan syarat benda dijatuhkan tanpa kecepatan awal (v₀ = 0) dan hanya dipengaruhi gravitasi.

1. Jarak yang ditempuh (h)

h = ½ g t²

digunakan untuk mencari ketinggian atau jarak yang ditempuh benda selama waktu t.

2. Kecepatan benda (v)

v = g t

digunakan untuk mengetahui kecepatan benda setelah jatuh selama waktu t.

3. Hubungan kecepatan dan jarak

v² = 2 g h

digunakan untuk mencari kecepatan jika diketahui ketinggian, atau sebaliknya mencari ketinggian dari kecepatan.

Keterangan:

• h = ketinggian (meter)
• g = percepatan gravitasi (m/s²), biasanya diambil 9,8 m/s² atau dibulatkan 10 m/s²
• t = waktu jatuh (detik)
• v = kecepatan benda (m/s)

Baca Juga :

13 Contoh Soal Gerak Parabola dan Pembahasannya Kelas 10 SMA

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas dan Pembahasannya

Nah, dari beberapa rumus gerak jatuh bebas tadi, yuk, kita terapkan ke dalam contoh soal di bawah ini. Perhatikan pembahasan pada masing-masing soal, ya.

Contoh Soal Bagian Gerak Jatuh Bebas – 1

1. Seorang murid menjatuhkan penghapus dari atap sekolah setinggi 20 meter tanpa kecepatan awal. Berapa lama waktu yang diperlukan penghapus tersebut untuk mencapai tanah? Gunakan percepatan gravitasi g = 9,8 m/s².

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 20 m
• v₀ = 0
• g = 9,8 m/s²

Rumus gerak jatuh bebas: h = ½ g t²

Substitusi nilai:

20 = ½ × 9,8 × t²
20 = 4,9 t²
t² = 20 / 4,9
t² = 4,0816
t = √4,0816
t = 2,02 detik

Jawaban: Waktu yang dibutuhkan penghapus tersebut untuk mencapai tanah adalah 2,02 detik.

2. Dari salah satu bagian gedung yang tingginya 20 m, dua buah batu dijatuhkan secara berurutan. Massa kedua batu masing-masing 0,5 kg dan 5 kg. Bila percepatan gravitasi bumi di tempat itu g = 10 m/s², tentukan waktu jatuh untuk kedua batu itu! (Abaikan gesekan udara).

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 20 m
• g = 10 m/s²
• v₀ = 0

Rumus gerak jatuh bebas: h = ½ g t²

20 = ½ × 10 × t²
20 = 5t²
t² = 20 / 5
t² = 4
t = √4
t = 2 detik

Jawaban: Kedua batu, baik yang massanya 0,5 kg maupun 5 kg, membutuhkan waktu yang sama yaitu 2 detik untuk mencapai tanah.