Tugas Fisika
Teori Pertama
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat atau menemui
benda yang mengalami gerak jatuh bebas, misalnya gerak buah yang
jatuh dari pohon, gerak benda yang dijatuhkan dari ketinggian
tertentu atau bahkan gerak manusia yang jatuh dari atap rumah
mengapa benda mengalami gerak jatuh bebas ? Gerak Jatuh Bebas alias
GJB merupakan salah satu contoh umum dari Gerak Lurus Berubah
Beraturan. Apa hubungannya ? silahkan dibaca terus, selamat belajar
jatuh bebas, eh selamat belajarpokok bahasan Gerak Jatuh Bebas. Apa
yang anda amati ketika melihat benda melakukan gerak jatuh bebas ?
misalnya ketika buah mangga yang sangat enak, lezat, manis dan
bergizi jatuh dari pohonnya.Biasa aja Jika kita amati secara
sepintas, benda yang mengalami gerak jatuh bebas seolah-olah
memiliki kecepatan yang tetap atau dengan kata lain benda tersebut
tidakmengalami percepatan. Kenyataan yang terjadi, setiap benda
yang jatuh bebas mengalamipercepatan tetap. Alasan ini menyebabkan
gerak jatuh bebas termasuk contoh umum GLBB. Bagaimana membuktikan
bahwa benda yang mengalami gerak jatuh bebas mengalami percepatan
tetap ? secara matematis akan kita buktikan pada pembahasan
Penurunan persamaan Jatuh Bebas (tuh, lihatlah ke bawah)Lakukanlah
percobaan berikut ini. Tancapkan dua paku di tanah yang lembut, di
mana ketinggian kedua paku tersebut sama terhadap permukaan tanah.
Selanjutnya, jatuhkan sebuah batu (sebaiknya batu yang permukaannya
datar) dengan ketinggian yang berbedapada masing-masing paku. Anda
akan melihat bahwa paku yang dijatuhi batu dengan ketingian lebih
tinggi tertancap lebih dalam dibandingkan paku yang lain. hal ini
menunjukkan bahwa adanya pertambahan laju atau percepatan pada
gerak batu tersebut saat jatuh ke tanah. Semakin tinggi kedudukan
batu terhadap permukaan tanah
Teori KeduaSalah satu contoh gerak yang paling umum mengenai
gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah benda yang mengalami
jatuh bebas dengan jarak yang tidak jauh dari permukaan tanah.
Kenyataan bahwa benda yang jatuh mengalami percepatan, mungkin
pertama kali tidak begitu terlihat. Sebelum masaGalileo, orang
mempercayai pemikiran bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih
cepat dari benda yang lebih ringan, dan bahwa laju jatuh benda
tersebut sebanding dengan berat benda itu.Galileomenemukan bahwa
semua benda akan jatuh dengan percepatan konstan yang sama jika
tidak ada udara atau hambatan lainnya. Ia menyatakan bahwa untuk
sebuah benda yang jatuh dari keadaan diam tampak seperti pada
Gambar 2.17, jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat
waktu, h t. Untuk memperkuat penemuannya bahwa laju benda yang
jatuh bertambah ketika benda itu jatuh,Galileomenggunakan argumen
yang cerdik. Sebuah batu berat yang dijatuhkan dari ketinggian 2 m
akan memukul sebuah tiang pancang lebih dalam ke tanah dibandingkan
dengan batu yang sama tetapi dijatuhkan dari ketinggian 0,2 m.
Jelas, batu tersebut bergerak lebih cepat pada ketinggian yang
pertama.
Galileojuga menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan
jatuh dengan percepatan yang sama, jika tidak ada udara (hampa
udara). Jika anda memegang selembar kertas secara horizontal pada
satu tangan dan sebuah benda lain yang lebih berat, misalnya sebuah
bola di tangan yang lain, dan melepaskan kertas dan bola tersebut
pada saat yang sama, benda yang lebih berat akan lebih dulu
mencapai tanah. Tetapi jika kita mengulang percobaan ini, dengan
membentuk kertas menjadigumpalan kecil kita akan melihat bahwa
kedua benda tersebut mencapai lantai pada saat yang hampir
sama.
Galileoyakin bahwa udara berperan sebagai hambatan untuk
benda-benda yang sangat ringan yang memiliki permukaan yang luas.
Tetapi pada banyak keadaan biasa, hambatan udara ini bisa
diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara telah dihisap, maka benda
ringan seperti bulu atau selembar kertas yang dipegang horizontal
akan jatuh dengan percepatan yang sama seperti benda yang lain .
Demonstrasi pada ruang hampa udara seperti ini tidak ada pada
masaGalileo, yang membuat keberhasilanGalileolebih hebat
lagi.Galileosering disebut Bapak sains modern, tidak hanya
disebabkan isi dari sainsnya (penemuan astronomik, inersia,jatuh
bebas), tetapi juga gaya atau pendekatannya terhadap sains
(idealisasi dan penyederhanaan, matematisasi teori, teori yang
memiliki hasil yang dapat diuji, eksperimen untuk menguji ramalan
teoritis). SumbanganGalileoyang spesifik terhadap pemahaman kita
mengenai gerak bendajatuh bebasdapat dirangkum sebagai berikut:
Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya hambatan
udara, semua benda jatuh dengan percepatan konstan yang sama. Kita
menyebut percepatan ini percepatan yang disebabkan oleh gravitasi
pada Bumi dan diberi simbol dengan g, besar percepatan gravitasi
kira-kira g = 9,80 m/s. Besar percepatan gravitasi g sedikit
bervariasi menurut garis lintang dan ketinggian, tampak pada Tabel
2.1. Tetapi variasi ini begitu kecil sehingga kita bisa
mengabaikannya untuk sebagian besar kasus. Efek hambatan udara
seringkali kecil, dan akan sering kita abaikan. Bagaimanapun,
hambatan udara akan tampak, bahkan pada benda yang cukup berat jika
kecepatannya besar.
Teori Ketiga
Bila dua batu yang berbeda beratnya dijatuhkan tanpa kecepatan
awal dari ketinggian yang sama dalam waktu yang sama, batu manakah
yang sampai di tanah duluan?Peristiwa di atas dalam Fisika disebut
sebagai jatuh bebas, yakni gerak lurus berubah beraturan pada
lintasan vertikal. Ciri khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan
awal (vo= nol). Semakin ke bawah gerak benda semakin cepat.
Gambar di bawah menunjukan dua batu yang dijatuhkan dari
ketinggian yang sama dan dalamwaktu yang sama. Percepatan yang
dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama
dengan percepatan gravitasi bumi. Pada materi ini, cukup Anda
ketahui bahwa percepatan gravitasi bumi itu besarnya g = 9,8
m/s2dan sering dibulatkan menjadi 10 m/s2.
Pada jatuh bebas ketiga persamaan GLBB dipercepat yang kita
bicarakan pada kegiatan sebelumnya tetap berlaku, hanya sajavokita
hilangkan dari persamaan karena harganya nol dan lambangspada
persamaan-persamaan tersebut kita ganti denganhyang menyatakan
ketinggian danakita ganti dengang.
Jadi, ketiga persamaan itu sekarang adalah:
Keterangan: g = percepatan gravitasi (m/s2)h = ketinggian benda
(m)t = waktu (s)vt = kecepatan pada saat t (m/s)
Perhatikan persamaan jatuh bebas yang kedua.Bila ruas kiri dan
kanan sama-sama kita kalikan dengan 2, kita dapatkan:
sehingga:
Persamaan waktu jatuh benda jatuh bebas
Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda
bebas hanya dipengaruhi oleh dua faktor yaituh = ketinggiandang =
percepatan gravitasi bumi. Jadi berat dari besaran-besaran lain
tidak mempengaruhi waktu jatuh.Artinya meskipun berbeda beratnya,
dua benda yang jatuh dari ketinggian yang sama di tempat yang sama
akan jatuh dalam waktu yang bersamaan.
Dalam kehidupan kita sehari-hari mungkin kejadiannya lain. Benda
yang berbeda beratnya, akan jatuh dalam waktu yang tidak bersamaan.
Hal ini dapat terjadi karena adanya gesekan udara. Percobaan di
dalam tabung hampa udara membuktikan bahwa sehelai bulu ayam dan
satu buah koin jatuh dalam waktu bersamaan.
Teori Ke EmpatGerak Jatu bebas diartikan sebagai suatu gerak
yang tidak memiliki kecepatan awal pada saat di titik puncak
(kecuali jika ada gaya hempas yang menyertai) dan memiliki
kecepatan maksimum di titik paling bawah"
"Gerak Vertikal Ke atas diartikan sebagai suatu gerak yang tidak
memiliki kecepatan pada saat dititik puncak dan memiliki kecepatan
maksimum saat di titik awal (adanya gaya hempasan ke atas)"
Dalam mengerjakan soal-soal seperti ini cukup menggunakan teori
Gerak Lurus Berubah Beraturan,
Gerak Jatuh Bebas :
(tanda (+) menunjukan percepatan)karena, kecepatan awalnya = 0,
maka kita bisa menuliskan kecepatannya :
(tanda (+) menunjukan percepatan)karena, kecepatan awalnya = 0,
maka kita bisa menuliskan ketinggiannya :
(tanda (+) menunjukan percepatan)karena, kecepatan awalnya = 0,
maka kita bisa menuliskan ketinggiannya :
Gerak Vertikal ke Atas :
(tanda (-) menunjukan perlambatan)karena, kecepatan di titik
puncak (akhir) = 0, maka kita kita bisa menuliskannya :
(tanda (-) menunjukan perlambatan)Untuk rumus ini tetap, karena
dirumus ini tidak menyertakan kecepatan akhir. Sehingga
rumusnya:
(tanda (-) menunjukan perlambatan)karena, kecepatan di titik
puncak (akhir) = 0, maka kita kita bisa menuliskannya :
