RUMUS MENENTUKAN WAKTU UNTUK TIBA DI TANAH PADA GERAK JATUH BEBAS

Posted on

Jika sebuah batu bermassa 2 kg dan sebuah bola bermassa 0,5 kg dijatuhkan secara bersamaan dari ketinggian yang sama, maka benda manakah yang akan tiba di tanah lebih dulu? Jika anda menjawab batu, maka jawaban anda adalah salah. Jika difikir secara sepintas, memang sepatutnya batu akan tiba di tanah lebih dulu karena batu memiliki massa yang lebih besar dan itu artinya batu lebih berat daripada bola yang hanya bermassa 0,5 kg. Akan tetapi, pada kenyataannya kedua benda tersebut tiba di tanah secara bersamaan meskipun beratnya berbeda. Ini merupakan salah
satu konsep dasar gerak jatuh bebas yang harus anda pahami. Selain menentukan ketinggian atau perpindahan benda, anda juga harus bisa menentukan waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk
sampai di tanah atau di lantai. Pada kesempatan ini, Bahan belajar sekolah akan membahas rumus menentukan waktu untuk tiba di tanah pada gerak jatuh bebas.

Konsep Gerak Jatuh Bebas

Ketika sebuah benda bergerak jatuh bebas dari ketinggian tertentu dengan kecepatan awal nol, maka kecepatan benda setelah t detik hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Besar
kecepatan benda setelah t detik berbanding lurus dengan percepartan gravitasi dan waktu.

Karena percepatan gravitasi bumi nilainya tetap, maka besar kecepatan benda setelah t detik bergantung pada waktu. Semakin lama benda bergerak maka semakin besar kecepatannya.
Sebaliknya, kecepatan benda setelah t detik akan kecil jika benda baru bergerak belum terlalu lama.

Benda yang bergerak jatuh bebas selama 2 detik memiliki kecepatan lebih besar dari benda yang baru bergerak selama 1 detik. Dengan catatan, benda belum mencapai tanah dan berhenti
pada detik tersebut. Jika benda sudah menyentuh tanah tentu kecepatannya akan berkurang dan hilang.

Waktu untuk tiba di tanah pada gerak jatuh bebas

Pada gambar di atas, dimisalkan dua buah benda yaitu benda A dan B dijatuhkan dari ketinggian yang sama dengan kecepatan awal nol.  Meskipun benda A dan benda B memiliki massa yang berbeda, kedua benda tiba di tanah secara bersamaan.

Itu terjadi karena pada gerak jatuh bebas, kecepatan benda setelah t detik hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi seperti rumus berikut:
Keterangan :
Vt = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
t = waktu (s).

Karena percepatan gravitasi yang dialami oleh kedua benda adalah sama dan keduanya sudag bergerak selama waktu yang sama, maka kecepatan kedua benda setelah t detik adalah sama.

Nah, karena kecepatan benda A dan kecepatan benda B setelah t detik adalah sama, otomatis mereka membutuhkan waktu yang sama untuk menempuh jarak yang sama. Itu sebabnya, benda A dan benda B akan tiba di tanah secara bersamaan.

Lalu, bagaimana jika sebuah batu dan sebuah kertas dijatuhkan dari ketingian yang sama? Benda manakah yang akan tiba lebih dulu? Batu atau kertas?

Jawabannya adalah tergantung prosesnya. Jika kertas dijatuhkan dalam bentuk lembaran kertas yang lebar, maka batu akan tiba di tanah lebih dulu daripada kertas. Hal itu terjadi karena ada
faktor lain yang mempengaruhi kertas. faktor itu adalah gesekan udara yang menghambat gerakan kertas.

Berbeda halnya jika kertas diremas atau dibentuk menjadi gumpalan sebelum dijatuhkan. Dalam bentuk gumpalan kertas, kertas dan batu akan tiba di tanah secara bersamaan walaupun kertas tetap jauh lebih ringan daripada batu.

Kenyataan tersebut membuktikan bahwa massa atau berat benda tidak mempengaruhi kecepatan benda setelah t detik dalam gerak jatuh bebas. Ini merupakan kondisi idealnya, tetapi tentu saja
seringkali kejadian di kehidupan sehari-hari tidak berlangsung sesuai konsep karena faktor-faktor tertentu.

Waktu Yang Dibutuhkan Untuk Mencapai Tanah

Pada artikel sebelumnya, kita sudah membahas bagaimana cara menentukan ketinggian benda setelah t detik atau perpindahan benda pada gerak jatuh bebas. Selain kedua besaran tersebut,
besaran lain yang umum ditanyakan adalah waktu.

Jika ketinggian benda saat pertama kali benda dijatuhkan diketahui, maka waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai titik terendah (dalam hal ini tanah atau lantai) dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
Keterangan :
t = waktu yang dibutuhkan untuk tiba di tanah (s)
h = ketinggian benda saat benda dijatuhkan (m)
g = percepatan gravitasi (m/s2).

Contoh Soal :
Seorang anak menjatuhkan sebuah batu dari atas gedung yang ketinggiannya 20 meter. Tentukan waktu yang dibutuhkan oleh batu untuk tiba di tanah.

Pembahasan :
Dik : Vo = 0, h = 20 m, g = 10 m/s2.
Dit : t = … ?

Berdasarkan rumus di atas:
⇒ t2 = 2h / g
⇒ t2 = 2(20) / 10
⇒ t2 = 40/10
⇒ t2 = 4 s
⇒ t = 2 s

Jadi, waktu yang dibutuhkan batu untuk tiba di tanah adalah 2 detik.

Lama Benda Bergerak Jika Kecepatan Diketahui

Jika kecepatan benda setelah t detik pada gerak jatuh bebas diketahui, maka lama benda bergerak dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Keterangan :
t = lama benda bergerak (s)
Vt = kecepatan benda setelah t detik (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s2).

Contoh Soal :
Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian 80 meter di atas permukaan tanah. Pada detik ke berapakah benda tersebut memiliki kecepatan sebesar 25 m/s?

Pembahasan :
Dik : h = 80 m, Vo = 0, Vt = 25 m/s.
Dit : t = …. ?

Berdasarkan rumus di atas :
⇒ t = Vt/g
⇒ t = 25/10
⇒ t = 2,5 s

Jadi, benda akan memiliki kecepatan sebesar 25 m/s setelah bergerak selama 2,5 detik.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *