15 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas beserta Rumus dan Pembahasannya

3. Sepotong kapur yang massanya 20 gram jatuh bebas dari puncak gedung setinggi 10 m. Apabila gesekan udara diabaikan dan g = 10 m/s², maka berapakah kecepatan kapur pada saat sampai di tanah?

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 10 m
• g = 10 m/s²
• v₀ = 0

Rumus kecepatan jatuh bebas: v = √(2gh)

v = √(2 × 10 × 10)
v = √200
v = 14,14 m/s

Jawaban: Kecepatan kapur pada saat sampai di tanah adalah 14,14 m/s.

4. Seekor monyet menjatuhkan buah durian dari pohonnya (g = 10 m/s²). Dari ketinggian berapa buah itu dijatuhkan bila dalam 1,5 sekon buah itu sampai di tanah? Berapa kecepatan durian itu, 1 sekon sejak dijatuhkan?

Pembahasan:

Diketahui:

• g = 10 m/s²
• t total = 1,5 s
• v₀ = 0

Menentukan ketinggian pohon:

Rumus jatuh bebas: h = ½ g t²

h = ½ × 10 × (1,5)²
h = 5 × 2,25
h = 11,25 m

Jadi, tinggi pohon = 11,25 meter.

Menentukan kecepatan setelah 1 sekon:

Rumus kecepatan jatuh bebas: v = g × t

v = 10 × 1
v = 10 m/s

Jawaban: Ketinggian pohon tempat durian dijatuhkan adalah 11,25 meter, sedangkan kecepatan durian setelah 1 sekon adalah 10 m/s.

5. Sebuah bola dilemparkan vertikal ke bawah dari ketinggian 80 m dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan kecepatan bola ketika menyentuh tanah! (g = 10 m/s²).

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 80 m
• v₀ = 20 m/s
• g = 10 m/s²

Rumus kecepatan akhir: v² = v₀² + 2gh

Hitung:

v² = 20² + 2 × 10 × 80
v² = 400 + 1600
v² = 2000

v = √2000
v = 44,72 m/s

Jawaban: Kecepatan bola ketika menyentuh tanah adalah 44,72 m/s.

Contoh Soal Bagian Gerak Jatuh Bebas – 2

6. Sebuah bola dilempar vertikal ke atas dengan kecepatan awal 80 m/s. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², tentukan:

a. Waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum.
b. Tinggi maksimum yang dapat dicapai bola.

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 80 m/s
• g = 10 m/s²

a. Waktu mencapai ketinggian maksimum

Rumus: t = v₀ / g
t = 80 / 10
t = 8 detik

b. Tinggi maksimum

Rumus: h = v₀² / (2g)
h = 80² / (2 × 10)
h = 6400 / 20
h = 320 m

Jawaban:

a. Waktu mencapai ketinggian maksimum adalah 8 detik.
b. Tinggi maksimum yang dapat dicapai bola adalah 320 meter.

7. Sebuah kelereng dilemparkan ke dalam sumur dengan kecepatan awal 10 m/s. Jika kelereng menyentuh dasar sumur setelah 4 sekon, tentukan:

a. Kecepatan kelereng saat mengenai dasar sumur.
b. Kedalaman sumur.

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 10 m/s
• t = 4 s
• g = 10 m/s²

a. Kecepatan saat mengenai dasar sumur

Rumus: v = v₀ + g t
v = 10 + (10 × 4)
v = 10 + 40
v = 50 m/s

b. Kedalaman sumur

Rumus: h = v₀ t + ½ g t²
h = (10 × 4) + ½ × 10 × 4²
h = 40 + 5 × 16
h = 40 + 80
h = 120 m

Jawaban:

a. Kecepatan kelereng saat mengenai dasar sumur adalah 50 m/s.
b. Kedalaman sumur adalah 120 meter.

8. Sebuah apel dilemparkan vertikal ke bawah dari balkon dengan kecepatan awal 5 m/s. Pada jarak berapakah di bawah balkon kecepatan apel menjadi dua kali kecepatan awal? (g = 10 m/s²)

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 5 m/s
• v = 2 × v₀ = 10 m/s
• g = 10 m/s²

Rumus hubungan kecepatan dan jarak: v² = v₀² + 2 g h

Substitusi nilai:

10² = 5² + 2 × 10 × h
100 = 25 + 20h
100 – 25 = 20h
75 = 20h
h = 75 / 20
h = 3,75 m

Jawaban: Jarak di bawah balkon ketika kecepatan apel menjadi dua kali kecepatan awal adalah 3,75 meter.