15 Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah beserta Jawabannya untuk Bahan Belajar
Pernah melihat benda yang dijatuhkan seseorang kemudian memikirkan alasan mengapa terlihat semakin cepat?
Ternyata, pada kasus gerak vertikal ke bawah kejadian-kejadian tersebut bisa dihitung dengan rumus. 🤾⚽
Ingin belajar lebih banyak mengenai materi tersebut? Simak informasi contoh soal gerak vertikal ke bawah beserta jawabannya berikut ini.
Daftar Isi
Daftar Isi
Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah Beserta Jawabannya
Sebelum membahas contoh soal tentang gerak vertikal ke bawah, ketahui terlebih dahulu definisinya melalui ilustrasi berikut.
Bayangkan kamu sedang berdiri di balkon, lalu kamu menjatuhkan bola basket. Bolanya tidak bergerak ke arah kanan, kiri, ataupun berbelok. Tapi, tetap jatuh lurus ke bawah.
Bola basket tersebut memiliki kecepatan awal yang berasal dari tanganmu, kemudian bergerak semakin cepat akibat tarikan kuat gravitasi bumi. Itulah sebabnya, bola basket yang kamu jatuhkan semakin lama semakin cepat dan disebut gerak vertikal ke bawah.
Gerak vertikal ke bawah (GVB) termasuk kategori gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dan bukan gerak lurus beraturan (GLB). Gerak tersebut dimulai dari posisi awal pada ketinggian tertentu, kemudian menuju titik terendah (misalnya permukaan tanah).
Gerak vertikal ke bawah tidak sama seperti gerak jatuh bebas. Pada gerak jatuh bebas tersebut, kecepatan awal benda sama dengan nol (v0 = 0). Sementara pada gerak vertikal ke bawah yang merupakan GLBB dengan arah vertikal, kecepatan benda tidak sama dengan nol (v0 ≠ 0) dan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi bumi (a=g ≈ 9,8 m/s² atau 10 m/s²).
Rumus Gerak Vertikal ke Bawah
Kecepatan akhir
v = v₀ + gt
Jarak tempuh
s = v₀t + ½gt²
Hubungan kecepatan dan jarak
v² = v₀² + 2gs
Sudah punya gambaran terkait konsep gerak vertikal ke bawah? Yuk, coba kerjakan soal-soal yang mencakup gerak jatuh bebas sebagai bagian dari gerak vertikal ke bawah berikut.
Tingkat Kesulitan: Mudah
Soal 1
Seorang siswa berdiri di atas gedung sekolah untuk menikmati pemandangan. Ia kemudian menjatuhkan sebuah kerikil ke arah tanah. Ketinggian gedung sekolah tersebut adalah 20 meter. Jika hambatan udara diabaikan, berapakah waktu yang dibutuhkan kerikil tersebut untuk mencapai tanah?
A. 1 sekon
B. 2 sekon
C. 3 sekon
D. 4 sekon
Jawaban: B. 2 sekon
Pembahasan:
Karena kerikil dijatuhkan bebas, maka digunakan rumus jarak jatuh: h = ½ g t²
Diketahui:
h = 20 m
g = 10 m/s²
Substitusi nilai tersebut ke dalam rumus:
20 = ½ × 10 × t²
20 = 5t²
t² = 4
t = 2 sekon
Soal 2
Seorang penjaga menara menjatuhkan sebuah batu kecil dari puncak menara tanpa kecepatan awal. Setelah 3 sekon, batu kecil masih dalam perjalanan menuju tanah. Berapakah kecepatan batu kecil tersebut setelah 3 sekon?
A. 10 m/s
B. 20 m/s
C. 30 m/s
D. 40 m/s
Jawaban: C. 30 m/s
Pembahasan:
Rumus kecepatan pada gerak vertikal ke bawah: v = g t
Diketahui:
g = 10 m/s²
t = 3 s
v = 10 × 3
v = 30 m/s
Soal 3
Sebuah benda dijatuhkan dari atas gedung parkiran bertingkat sebuah mall dengan ketinggian 45 meter. Benda tersebut dilepaskan dari keadaan diam dan bergerak vertikal ke bawah.
Berapa lama waktu yang dibutuhkan benda untuk sampai ke tanah?
A. 2 sekon
B. 3 sekon
C. 4 sekon
D. 5 sekon
Jawaban: B. 3 sekon
Pembahasan:
Gunakan rumus jarak: h = ½ g t²
Diketahui:
h = 45 m
g = 10 m/s²
45 = ½ × 10 × t²
45 = 5t²
t² = 9
t = 3 sekon
Soal 4
Sebuah buah kelapa yang sudah matang jatuh bebas dari pohon kemudian menyentuh tanah setelah bergerak selama 4 sekon. Selama gerakannya, buah kelapa hanya dipengaruhi oleh gravitasi. Berdasarkan data tersebut, berapa kecepatan buah kelapa tepat sebelum menyentuh tanah?
A. 20 m/s
B. 30 m/s
C. 40 m/s
D. 50 m/s
Jawaban: C. 40 m/s
Pembahasan:
Rumus kecepatan: v = g t
Diketahui:
g = 10 m/s²
t = 4 s
v = 10 × 4
v = 40 m/s
Soal 5
Sebuah benda dijatuhkan oleh anak secara vertikal ke bawah dari sebuah kapal yang sedang berhenti di atas laut. Ketika menyentuh permukaan air, kecepatan benda tersebut sebesar 20 m/s. Berapa lama waktu yang dibutuhkan benda tersebut sejak dilepaskan anak hingga menyentuh air?
A. 1 sekon
B. 2 sekon
C. 3 sekon
D. 4 sekon
Jawaban: B. 2 sekon
Pembahasan:
Gunakan rumus kecepatan: v = g t
Diketahui:
v = 20 m/s
g = 10 m/s²
20 = 10t
t = 2 sekon
Tingkat Kesulitan: Sedang
Soal 1
Seorang laki-laki yang penasaran dengan GLBB mencoba menjatuhkan sebuah benda dari puncak menara yang tingginya 80 meter. Benda tersebut ia lepaskan dari keadaan diam dan bergerak vertikal ke bawah. Berapakah waktu yang diperlukan benda untuk mencapai tanah?
A. 2 s
B. 3 s
C. 4 s
D. 5 s
Jawaban: C. 4 s
Pembahasan:
Gunakan rumus jarak pada gerak vertikal ke bawah: h = ½ g t²
Diketahui:
h = 80 m
g = 10 m/s²
80 = ½ × 10 × t²
80 = 5t²
t² = 16
t = 4 s
Soal 2
Sebuah bola basket dijatuhkan dari sebuah tebing yang tinggi. Setelah 2 sekon, bola basket tersebut belum mencapai tanah. Berapakah jarak yang telah ditempuh bola basket selama 2 sekon pertama?
A. 10 m
B. 20 m
C. 30 m
D. 40 m
Jawaban: B. 20 m
Pembahasan:
Gunakan rumus jarak s = ½ g t²
Diketahui:
g = 10 m/s²
t = 2 s
s = ½ × 10 × (2)²
s = 5 × 4
s = 20 m
Soal 3
Sebuah bola bekel dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Setelah bergerak selama 3 sekon, bola bekel tersebut masih berada 55 meter di atas tanah. Berapakah ketinggian awal bola bekel dari tanah?
A. 70 m
B. 80 m
C. 90 m
D. 100 m
Jawaban: B. 80 m
Pembahasan:
Hitung terlebih dahulu jarak yang ditempuh selama 3 sekon: s = ½ g t²
s = ½ × 10 × (3)²
s = 5 × 9
s = 45 m
Karena bola bekel masih berada 55 m di atas permukaan tanah, maka ketinggian awal:
h awal = s + sisa jarak
h awal = 45 + 55
h awal = 80 m
Soal 4
Sebuah benda dijatuhkan dari atas gedung dan menyentuh tanah dengan kecepatan 30 m/s. Gerak benda tersebut hanya dipengaruhi oleh gravitasi. Berapakah ketinggian gedung yang digunakan sebagai tempat menjatuhkan benda tersebut?
A. 30 m
B. 40 m
C. 45 m
D. 60 m
Jawaban: C. 45 m
Pembahasan:
Gunakan hubungan kecepatan dan waktu: v = g t
30 = 10t
t = 3 s
Selanjutnya hitung ketinggian: h = ½ g t²
h = ½ × 10 × (3)²
h = 5 × 9
h = 45 m
Soal 5
Sebuah bola bekel dijatuhkan dari atas gedung sekolah oleh anak perempuan yang sedang asik mengamati pemandangan. Dua sekon sebelum menyentuh tanah, kecepatan bola bekel tercatat sebesar 20 m/s. Berapakah tinggi gedung sekolah tersebut?
A. 60 m
B. 70 m
C. 80 m
D. 90 m
Jawaban: C. 80 m
Pembahasan:
Kecepatan 2 sekon sebelum menyentuh tanah: v = g t
20 = 10t
t = 2 s
Maka, total waktu jatuh bola bekel adalah 4 s.
Ketinggian gedung sekolah: h = ½ g t²
h = ½ × 10 × (4)²
h = 5 × 16
h = 80 m
Tingkat Kesulitan: Sulit
Soal 1
Sebuah kelereng dijatuhkan dari puncak tower. Pada detik terakhir sebelum menyentuh tanah, kelereng tersebut menempuh jarak 35 meter. Berapakah ketinggian tower yang digunakan sebagai tempat untuk menjatuhkan kelereng tersebut?
A. 60 m
B. 70 m
C. 80 m
D. 90 m
Jawaban: C. 80 m
Pembahasan:
Misalkan waktu total jatuh benda = t sekon.
Jarak yang ditempuh selama t sekon:
s total = ½ g t²
Jarak yang ditempuh sampai (t − 1) sekon:
s₁ = ½ g (t − 1)²
Jarak pada detik terakhir:
s detik terakhir = s total − s₁
35 = ½ × 10 [ t² − (t − 1)² ]
35 = 5 [ t² − (t² − 2t + 1) ]
35 = 5 (2t − 1)
35 = 10t − 5
10t = 40
t = 4 s
Tinggi tower:
h = ½ g t²
h = ½ × 10 × 4²
h = 5 × 16
h = 80 m
Soal 2
Sarah menjatuhkan kerikil di suatu gedung bertingkat dari ketinggian tertentu. Setelah bergerak selama t sekon, jarak yang ditempuh kerikil tersebut adalah 25% dari jarak total hingga menyentuh tanah. Berapakah nilai t apabila waktu total jatuh kerikil adalah 4 sekon?
A. 1 s
B. 2 s
C. 3 s
D. √2 s
Jawaban: B. 2 s
Pembahasan:
Jarak total:
s total = ½ g (4)²
s total = ½ × 10 × 16
s total = 80 m
25% dari jarak total:
s = 0,25 × 80
s = 20 m
Gunakan rumus jarak:
s = ½ g t²
20 = ½ × 10 × t²
20 = 5t²
t² = 4
t = 2 s
Soal 3
Malik menjatuhkan dua benda A dan B secara vertikal dari ketinggian berbeda. Benda A dijatuhkan 1 sekon lebih dulu daripada benda B. Jika berdasarkan pengamatan Malik kedua benda menyentuh tanah secara bersamaan, berapa tinggi tempat benda dijatuhkan?
A. 45 m
B. 60 m
C. 80 m
D. 125 m
Jawaban: D. 125 m
Pembahasan:
Misalkan waktu jatuh benda B = t sekon.
Maka waktu jatuh benda A = t + 1 sekon.
Pada soal diketahui ketinggiannya sama, maka:
Benda A jatuh lebih lama, jadi: h = ½ g (t + 1)²
Benda B: h = ½ g t²
Selisih jarak yang ditempuh A selama 1 sekon terakhir:
s = ½ g [ (t + 1)² − t² ]
Karena B baru mulai jatuh:
s = jarak total B
½ × 10 (2t + 1) = ½ × 10 t²
2t + 1 = t²
t² − 2t − 1 = 0
t = 1 + √2 ≈ 2,4 s
Tinggi:
h = ½ g t²
h ≈ 5 × (2,4)²
h ≈ 5 × 5
h ≈ 25 m
Total tinggi (A jatuh 1 sekon lebih lama):
h = ½ × 10 × (3,4)² ≈ 125 m
Soal 4
Sebuah batu dijatuhkan Amara dari gedung dengan ketinggian H. Pada saat batu sudah menempuh setengah dari ketinggian tersebut, kecepatannya adalah v. Kecepatan batu ketika menyentuh tanah adalah …
A. √2 v
B. 2v
C. √3 v
D. 4v
Jawaban: A. √2 v
Pembahasan:
Gunakan hubungan energi atau kinematika.
Kecepatan pada jarak s:
v² = 2gs
Saat menempuh setengah tinggi:
v² = 2g (H/2)
v² = gH
Saat menyentuh tanah:
V² = 2gH
Bandingkan:
V² = 2v²
V = √2 v
Soal 5
Mia menjatuhkan suatu benda di balkon rumah dari ketinggian tertentu. Perbandingan jarak yang ditempuh benda pada detik ke-3 dan detik ke-5 adalah …
A. 3 : 5
B. 5 : 7
C. 5 : 9
D. 9 : 11
Jawaban: C. 5 : 9
Pembahasan:
Rumus jarak pada detik ke-n:
sₙ = ½ g (2n − 1)
Detik ke-3:
s₃ = ½ × 10 × (2×3 − 1)
s₃ = 5 × 5
s₃ = 25
Detik ke-5:
s₅ = ½ × 10 × (2×5 − 1)
s₅ = 5 × 9
s₅ = 45
Perbandingan:
(2×3 − 1) : (2×5 − 1)
5 : 9
Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Bawah
Gerak vertikal ke bawah yang merupakan GLBB memiliki karakteristik berikut ini:
- Gerak benda arahnya vertikal dari atas ke bawah dengan permukaan tanah sebagai titik acuan.
- Lintasan gerak benda berbentuk garis lurus vertikal
- Kecepatan awal tidak sama dengan nol
- Perpindahan benda terjadi pada sumbu Y (arah vertikal)
- Percepatan benda = percepatan gravitasi bumi
Penutup
Apakah kamu mengalami kesulitan saat mengerjakan contoh soal gerak vertikal ke bawah beserta jawabannya di atas?
Tidak masalah jika saat ini masih bingung dengan materi fisika tentang gerak tersebut. Semakin sering berlatih, kamu akan semakin terbiasa.
Mulailah dengan mengerjakan soal-soal yang mudah kemudian berlanjut ke tingkat yang lebih sulit.
Dapatkan informasi lainnya terkait materi dan contoh soal fisika di blog Mamikos. Selamat belajar, ya! 🧑🔬
Referensi
10 Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah beserta Pembahasannya [Daring]. Tautan: https://kumparan.com/kabar-harian/10-contoh-soal-gerak-vertikal-ke-bawah-beserta-pembahasannya-26DWnpYDdhg
Gerak Vertikal ke Bawah: Pengertian, Ciri, Rumus, Grafik, Contoh Soal dan Pembahasan [Daring]. Tautan: https://www.fisikabc.com/2017/05/gerak-vertikal-ke-bawah.html
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: