Salah satu ciri khusus gerak jatuh bebas adalah nilai kecepatan awalnya sama dengan nol. Artinya benda bergerak tanpa kecepatan awal dan gerak benda hanya dipengaruhi oleh gravitasi. Karena ciri khusus tersebut, gerak jatuh bebas seringkali dipisahkan dengan gerak vertikal ke bawah yang kecepatan walnya tidak sama dengan nol, meskipun sebenarnya keduanya menggunakan prinsip yang sama. Tetapi, tidak adanya kecepatan awal pada gerak jatuh bebas tentu memberikan perbedaan yang signifikan antara gerak jatuh bebas dengan gerak vertikal ke bawah. Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menjumpai gerak jatuh bebas seperti buah jatuh dari pohonnya, benda jatuh dari ketinggian tertentu, dan sebagainya. Pada kesempatan ini, Bahan belajar sekolah akan membahas aplikasi atau kegunaan prinsip gerak jatuh bebas dalam kehidupan sehari-hari.
Pada awalnya, beberapa ilmuwan beranggapan bahwa ketika benda-benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu, maka benda yang memiliki berat paling besar akan tiba lebih dulu di tanah. Semakin berat maka akan semakin cepat benda tersebut mencapai tanah.
Anggapan tersebut dapat dibuktikan dengan sangat jelas pada kasus koin dan kertas yang dijatuhkan secara bersamaan dari ketinggian tertentu. Pada kondisi tersebut, koin memang tiba lebih dulu di tanah daripada kertas. Itu menunjukkan bahwa berat benda mempengaruhi kecepatannya.
Akan tetapi, seiring dengan perkembangannya, teori tersebut akhirnya tergeser dengan teori baru yang beranggapan bahwa benda akan tiba di tanah secara bersamaan. Hal itu dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana yang sama menggunakan kertas dan koin.
Ketika kertas yang sudah diremas dan berbentuk menggumpal dijatuhkan bersamaan dengan koin dari ketinggian yang sama, ternyata kedua benda tersebut tiba di tanah secara bersamaan. Kertas yang diremas memiliki berat yang sama seperti kertas sebelumnya dan koin lebih berat dari kertas.
Percobaan itu membuktikan bahwa berat benda tidak mempengaruhi kecepatan benda dalam gerak jatuh. Lalu, mengapa pada percobaan pertama koin tiba lebih dulu? Jawabannya karena ada gaya gesekan udara. Ketika kertas tidak diremas, maka gaya gesekan atau hambatan udaranya lebih besar daripada koin sehingga kertas tiba lebih lama.
Sebaliknya, ketika kertas diremas maka kertas mengalami gaya gesekan udara yang sama seperti koin. Karena sama-sama hanya dipengaruhi oleh gravitasi, maka keduanya pun akan tiba secara bersamaan di tanah.
Baca juga : Menentukan Ketinggian pada Gerak Jatuh Bebas.
Sebelumnya kita sudah membahas mengenai perpindahan dan ketinggian pada gerak jatuh bebas. Ketika benda bergerak jatuh bebas dari sebuah gedung dengan ketinggian h, maka perpindahan yang dicapai benda saat benda tiba di tanah adalah sama dengan ketinggian gedung tersebut.
Dalam hal ini berlaku s = h dengan s merupakan besar perpindahan benda dan h adalah ketinggian gedung. Pada gerak jatuh bebas, hubungan antara ketinggian dan gravitasi memenuhi persaman berikut:
Keterangan :
h = perpindahan benda atau ketinggian gedung (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah (s).
Kita dapat memanfaatkan rumus di atas untuk menentukan ketinggian gedung atau menara. Untuk melakukannya, kita membutuhkan stopwatch untuk mencatat waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai tanah dan sebuah benda yang akan kita jatuhkan dari atas gedung.
Usahakan menggunakan benda yang keras dan jatuhkan benda sedemikian rupa agar waktunya dapat diamati. Hidupkan stopwatch begitu benda dijatuhkan dan matikan saat benda tiba di tanah. Jika gedung terlalu tinggi, meungkin percobaan harus dilakukan secara kelompok dengan pembagian tugas.
Contoh Soal :
Sekelompok kelas melakukan percobaan untuk menghitung ketinggian sebauh gedung di sekolah mereka. Dari bagian atas gedung, seorang siswa menjatuhkan batu dan siswa lain mengamati serta mencatat waktunya. Jika waktu yang dibutuhkan batu untuk sampai di tanah adalah 3 detik, maka tentukanlah ketinggian gedung itu.
Pembahasan :
t = 3 s, g = 9,8 m/s2.
Ketinggian gedung :
⇒ h = ½ g.t2
⇒ h = ½ (9,8) (3)2
⇒ h = 4,9 (9)
⇒ h = 44,1 m
Jadi, ketinggian gedung tersebut adalah 44,1 meter.
Baca juga : Menentukan Ketinggian Maksimum Gerak Vertikal ke Atas.
Sama seperti halnya menentukan ketinggian gedung, untuk menentukan kedalaman jurang kita juga dapat menggunakan rumus yang sama, yaitu:
Keterangan :
h = perpindahan benda atau kedalaman jurang (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah (s).
Contoh Soal :
Jake dan Mike terjebak di sebuah bukit dan mencoba menerka seberapa dalam jurang yang ada di bawah mereka. Jake menjatuhkan batu besar dan meminta Mike untuk menghidupak stopwatch. Begitu terdengar suara batu menyentuh tanah, stopwatch dihentikan dan diperoleh waktu 5 detik. Tentukanlah kedalaman jurang tersebut.
Pembahasan :
t = 5 s, g = 9,8 m/s2.
Ketinggian gedung :
⇒ h = ½ g.t2
⇒ h = ½ (9,8) (5)2
⇒ h = 4,9 (25)
⇒ h = 122,5 m
Jadi, kedalam jurang tersebut adalah 122,5 meter.
Baca juga : Menentukan Ketinggian Benda Gerak Vertikal ke Bawah.
#1 Perkembangan Konsep GJB
Sebelum membahas tentang aplikasi gerak jatuh bebas dalam kehidupan sehari-hari, maka ada baiknya kita melihat perkembangan terori gerak jatuh bebas. Sebelum dikenal konsep gerak jatuh bebas seperti yang kita pelajari saat ini, gerak jatuh merupakan topik perdebatan di kalangan ilmuwan.Pada awalnya, beberapa ilmuwan beranggapan bahwa ketika benda-benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu, maka benda yang memiliki berat paling besar akan tiba lebih dulu di tanah. Semakin berat maka akan semakin cepat benda tersebut mencapai tanah.
Anggapan tersebut dapat dibuktikan dengan sangat jelas pada kasus koin dan kertas yang dijatuhkan secara bersamaan dari ketinggian tertentu. Pada kondisi tersebut, koin memang tiba lebih dulu di tanah daripada kertas. Itu menunjukkan bahwa berat benda mempengaruhi kecepatannya.
Akan tetapi, seiring dengan perkembangannya, teori tersebut akhirnya tergeser dengan teori baru yang beranggapan bahwa benda akan tiba di tanah secara bersamaan. Hal itu dapat dibuktikan dengan percobaan sederhana yang sama menggunakan kertas dan koin.
Ketika kertas yang sudah diremas dan berbentuk menggumpal dijatuhkan bersamaan dengan koin dari ketinggian yang sama, ternyata kedua benda tersebut tiba di tanah secara bersamaan. Kertas yang diremas memiliki berat yang sama seperti kertas sebelumnya dan koin lebih berat dari kertas.
Percobaan itu membuktikan bahwa berat benda tidak mempengaruhi kecepatan benda dalam gerak jatuh. Lalu, mengapa pada percobaan pertama koin tiba lebih dulu? Jawabannya karena ada gaya gesekan udara. Ketika kertas tidak diremas, maka gaya gesekan atau hambatan udaranya lebih besar daripada koin sehingga kertas tiba lebih lama.
Sebaliknya, ketika kertas diremas maka kertas mengalami gaya gesekan udara yang sama seperti koin. Karena sama-sama hanya dipengaruhi oleh gravitasi, maka keduanya pun akan tiba secara bersamaan di tanah.
Baca juga : Menentukan Ketinggian pada Gerak Jatuh Bebas.
#2 Menentukan Ketinggian Menara atau Gedung
Aplikasi gerak jatuh bebas yang pertama yang akan kita bahas adalah menentukan ketinggian menara atau gedung. Ketinggian sebuah gedung atau menara yang awalnya tidak diketahui, dapat kita tentukan dengan memanfaatkan konse gerak jatuh bebas.Sebelumnya kita sudah membahas mengenai perpindahan dan ketinggian pada gerak jatuh bebas. Ketika benda bergerak jatuh bebas dari sebuah gedung dengan ketinggian h, maka perpindahan yang dicapai benda saat benda tiba di tanah adalah sama dengan ketinggian gedung tersebut.
Dalam hal ini berlaku s = h dengan s merupakan besar perpindahan benda dan h adalah ketinggian gedung. Pada gerak jatuh bebas, hubungan antara ketinggian dan gravitasi memenuhi persaman berikut:
| h = ½ g.t2 |
Keterangan :
h = perpindahan benda atau ketinggian gedung (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah (s).
Kita dapat memanfaatkan rumus di atas untuk menentukan ketinggian gedung atau menara. Untuk melakukannya, kita membutuhkan stopwatch untuk mencatat waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai tanah dan sebuah benda yang akan kita jatuhkan dari atas gedung.
Usahakan menggunakan benda yang keras dan jatuhkan benda sedemikian rupa agar waktunya dapat diamati. Hidupkan stopwatch begitu benda dijatuhkan dan matikan saat benda tiba di tanah. Jika gedung terlalu tinggi, meungkin percobaan harus dilakukan secara kelompok dengan pembagian tugas.
Contoh Soal :
Sekelompok kelas melakukan percobaan untuk menghitung ketinggian sebauh gedung di sekolah mereka. Dari bagian atas gedung, seorang siswa menjatuhkan batu dan siswa lain mengamati serta mencatat waktunya. Jika waktu yang dibutuhkan batu untuk sampai di tanah adalah 3 detik, maka tentukanlah ketinggian gedung itu.
Pembahasan :
t = 3 s, g = 9,8 m/s2.
Ketinggian gedung :
⇒ h = ½ g.t2
⇒ h = ½ (9,8) (3)2
⇒ h = 4,9 (9)
⇒ h = 44,1 m
Jadi, ketinggian gedung tersebut adalah 44,1 meter.
Baca juga : Menentukan Ketinggian Maksimum Gerak Vertikal ke Atas.
#3 Menentukan Kedalaman Jurang
Jika anda pernah menonton film berjudul 'Journey to the Center of The Earth' yang dirilis tahun 2008, maka anda pasti ngat salah satu adegan dimana ketiga tokoh utama mencoba menghitung kedalaman jurang menggunakan konsep gerak jatuh bebas.Sama seperti halnya menentukan ketinggian gedung, untuk menentukan kedalaman jurang kita juga dapat menggunakan rumus yang sama, yaitu:
| h = ½ g.t2 |
Keterangan :
h = perpindahan benda atau kedalaman jurang (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah (s).
Contoh Soal :
Jake dan Mike terjebak di sebuah bukit dan mencoba menerka seberapa dalam jurang yang ada di bawah mereka. Jake menjatuhkan batu besar dan meminta Mike untuk menghidupak stopwatch. Begitu terdengar suara batu menyentuh tanah, stopwatch dihentikan dan diperoleh waktu 5 detik. Tentukanlah kedalaman jurang tersebut.
Pembahasan :
t = 5 s, g = 9,8 m/s2.
Ketinggian gedung :
⇒ h = ½ g.t2
⇒ h = ½ (9,8) (5)2
⇒ h = 4,9 (25)
⇒ h = 122,5 m
Jadi, kedalam jurang tersebut adalah 122,5 meter.
Baca juga : Menentukan Ketinggian Benda Gerak Vertikal ke Bawah.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.