15 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas Beserta Rumus Dan Pembahasannya

15 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas beserta Rumus dan Pembahasannya – Tahukah Anda bahwa mangga nan jatuh dari pohon alias bola nan dijatuhkan dari anjungan tanpa dilempar adalah kejadian fisika?

Nah, semua itu adalah contoh mobilitas jatuh bebas. Dalam fisika, mobilitas jatuh bebas berarti barang jatuh hanya lantaran pengaruh gravitasi bumi tanpa ada style lain nan bekerja. 🍃

Fenomena tersebut juga bisa dihitung dengan menggunbakal rumus tertentu, lho. Yuk, pelajari menggunbakal contoh soal mobilitas jatuh bebas komplit di tulisan Mamikos nan satu ini. 📖🔎

Materi Fisika Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerbakal suatu barang nan jatuh hanya lantaran pengaruh gravitasi bumi. Dalam kondisi ini, style lain seperti gesekan udara dianggap tidak ada, sehingga barang benar-betul jatuh murni akibat tarikan gravitasi.

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

Gerak ini termasuk dalam Gerak Lurus Berubah Berpatokan (GLBB), lantaran mempunyai percepatan tetap, ialah percepatan gravitasi (g). Arah geraknya pun selampau searah dengan gravitasi, sehingga mobilitas jatuh bebas disebut juga GLBB dipercepat.

Nah, dalam kehidupan sehari-hari contoh mobilitas jatuh bebas sangat mudah ditemui, lho. Misalnya, buah mangga nan jatuh dari pohon, koin nan terlepas dari genggaman, alias sebuah bola nan dijatuhkan dari anjungan tanpa dilempar lebih dulu. Semua peristiwa itu menunjukkan gimana barang jatuh lantaran gravitasi bumi.

Rumus Gerak Jatuh Bebas

Dalam mobilitas jatuh bebas, ada beberapa rumus dasar nan sering digunbakal untuk menghitung waktu, kecepatan, maupun jarak tempuh benda.

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

1. Jarak nan ditempuh (h)

h = ½ g t²

digunbakal untuk mencari ketinggian alias jarak nan ditempuh barang selama waktu t.

2. Kecepatan barang (v)

v = g t

digunbakal untuk mengetahui kecepatan barang setelah jatuh selama waktu t.

3. Hubungan kecepatan dan jarak

v² = 2 g h

digunbakal untuk mencari kecepatan jika diketahui ketinggian, alias sebaliknya mencari ketinggian dari kecepatan.

Keterangan:

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

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas dan Pembahasannya

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

Contoh Soal Bagian Gerak Jatuh Bebas – 1

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

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 20 m
• v₀ = 0
• g = 9,8 m/s²

Rumus mobilitas 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 nan dibutuhkan penghapus tersebut untuk mencapai tanah adalah 2,02 detik.

2. Dari salah satu bagian gedung nan 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 mobilitas 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 nan massanya 0,5 kg maupun 5 kg, memerlukan waktu nan sama ialah 2 detik untuk mencapai tanah.

3. Sepotong kapur nan 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 jika 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 nan diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum.
b. Tinggi maksimum nan 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 nan 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. Kedalkondusif 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. Kedalkondusif 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. Kedalkondusif sumur adalah 120 meter.

8. Sebuah apel dilemparkan vertikal ke bawah dari anjungan dengan kecepatan awal 5 m/s. Pada jarak berapakah di bawah anjungan 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 anjungan ketika kecepatan apel menjadi dua kali kecepatan awal adalah 3,75 meter.

9. Sebuah peti terlepas dari derek dan jatuh bebas ke tanah selama 3 detik. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², tentukan kecepatan peti saat menyentuh tanah!

Pembahasan:

Diketahui:

• t = 3 s
• g = 10 m/s²
• v₀ = 0

Rumus kecepatan jatuh bebas: v = g × t

Hitung:

v = 10 × 3
v = 30 m/s

Jawaban: Kecepatan peti saat menyentuh tanah adalah 30 m/s.

10. Sebuah apel dijatuhkan dari atas menara tanpa kecepatan awal. Jika waktu nan dibutuhkan apel untuk mencapai tanah adalah 5 detik, tentukan tinggi menara tersebut! (g = 10 m/s²)

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 0
• t = 5 s
• g = 10 m/s²

Rumus jatuh bebas: h = ½ g t²

Hitung:

h = ½ × 10 × (5)²
h = 5 × 25
h = 125 m

Jawaban: Tinggi menara tersebut adalah 125 meter.

Contoh Soal Bagian Gerak Jatuh Bebas – 3

11. Dua buah apel dan jeruk dijatuhkan secara berbarengan dari ketinggian h₁ dan h₂. Jika pertimpalan ketinggian h₁ : h₂ = 9 : 4, tentukan pertimpalan waktu jatuh kedua buah tersebut!

Pembahasan:

Rumus waktu jatuh bebas: t = √(2h / g)

Maka pertimpalan waktu jatuh: t₁ : t₂ = √(h₁) : √(h₂)

Substitusi nilai:

t₁ : t₂ = √9 : √4
t₁ : t₂ = 3 : 2

Jawaban: Pertimpalan waktu jatuh apel dan jeruk adalah 3 : 2.

12. Sebuah bola ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 60 m/s. Jika percepatan gravitasi g = 10 m/s², tentukan ketinggian maksimum nan dicapai bola!

Pembahasan:

Diketahui:

• v₀ = 60 m/s
• g = 10 m/s²

Rumus ketinggian maksimum: h = v₀² / (2g)

Hitung:

h = 60² / (2 × 10)
h = 3600 / 20
h = 180 m

Jawaban: Ketinggian maksimum nan dicapai bola adalah 180 meter.

13. Dua orang atlet melempar bola ke atas dari tanah dengan pertimpalan kecepatan awal 2 : 3. Tentukan pertimpalan tinggi maksimum nan dicapai kedua bola!

Pembahasan:

Rumus tinggi maksimum: h = v₀² / (2g)

Maka pertimpalan tinggi maksimum hanya berjuntai pada kuadrat kecepatan awal:

h₁ : h₂ = v₀₁² : v₀₂²

Substitusi pertimpalan kecepatan awal:

h₁ : h₂ = 2² : 3²
h₁ : h₂ = 4 : 9

Jawaban: Pertimpalan tinggi maksimum kedua bola adalah 4 : 9.

14. Sebuah mangga jatuh dari pohon setinggi 80 meter tanpa kecepatan awal. Tentukan:

a. Kecepatan mangga sesaat ketika menyentuh tanah.
b. Waktu nan dibutuhkan mangga untuk sampai ke tanah.
(g = 10 m/s²)

Pembahasan:

Diketahui:

• h = 80 m
• v₀ = 0
• g = 10 m/s²

a. Kecepatan saat menyentuh tanah

Rumus: v² = 2 g h

v² = 2 × 10 × 80
v² = 1600
v = √1600 = 40 m/s

b. Waktu jatuh

Rumus: h = ½ g t²

80 = ½ × 10 × t²
80 = 5t²
t² = 16
t = √16 = 4 s

Jawaban:
a. Kecepatan mangga saat menyentuh tanah adalah 40 m/s.
b. Waktu nan dibutuhkan mangga untuk sampai ke tanah adalah 4 detik.

15. Sebuah bola dijatuhkan dari puncak menara tanpa kecepatan awal (jatuh bebas). Setelah 6 detik bola tersebut sampai di tanah. Tentukan:

a. Tinggi menara tersebut.
b. Kecepatan bola saat menyentuh tanah.
(g = 10 m/s²)

Pembahasan:

Diketahui:

• t = 6 s
• v₀ = 0
• g = 10 m/s²

a. Tinggi menara

Rumus: h = ½ g t²

h = ½ × 10 × 6²
h = 5 × 36
h = 180 m

b. Kecepatan saat menyentuh tanah

Rumus: v = g × t

v = 10 × 6
v = 60 m/s

Jawaban:

a. Tinggi menara adalah 180 meter.
b. Kecepatan bola saat menyentuh tanah adalah 60 m/s.

Penutup

Mulai dari pempembahasan hingga contoh soal mobilitas jatuh bebas dan pembahasannya tadi semoga bisa membantumu memahami materi, ya.

Setelah ini, yuk, lanjut belajar dengan beragam contoh soal mapel lain nan tersedia cuma-cuma di blog Mamikos! 😉

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta