▷ Jatuh bebas

Artikel ini menjelaskan apa itu jatuh bebas dalam fisika. Anda juga akan menemukan rumus jatuh bebas dan, sebagai tambahan, contoh penyelesaian benda jatuh bebas.

Apa itu jatuh bebas?

Dalam fisika, jatuh bebas adalah jenis gerak lurus di mana suatu benda jatuh secara vertikal dari ketinggian tertentu hanya karena pengaruh gravitasi. Dengan kata lain, pada jatuh bebas, suatu benda jatuh lurus dan gesekan dengan udara atau benda lain diabaikan.

Oleh karena itu, ciri utama jatuh bebas adalah gesekan (atau gesekan) dengan udara tidak diperhitungkan. Jadi, satu-satunya gaya yang terlibat dalam gerak jatuh bebas adalah gaya gravitasi.

Misalnya, jika kita menjatuhkan bola dari atap sebuah gedung dan mengabaikan gesekan bola dengan udara, maka bola tersebut melakukan gerak jatuh bebas karena gaya yang bekerja padanya hanyalah gaya gravitasi.

Rumus jatuh bebas

Di bawah ini Anda dapat melihat semua rumus gerak jatuh bebas. Rumus ini akan memungkinkan Anda memecahkan masalah jatuh bebas pada suatu benda.

Posisi

Sebuah benda yang jatuh bebas tanpa adanya gesekan melakukan gerak lurus beraturan dipercepat beraturan (MRUA). Jadi, rumus yang memungkinkan untuk menghitung posisi suatu benda dalam keadaan jatuh bebas diturunkan dari rumus posisi MRUA :

$y=H-v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2$

Emas:

$y$

adalah tinggi badan pada saat jatuh bebas.
$H$

adalah ketinggian tubuh yang diproyeksikan.
$v_0$

adalah kecepatan awal benda.
$t$

adalah saat dimana posisi tubuh dihitung.
$t_0$

adalah momen awal.
$g$

adalah percepatan gravitasi yang nilainya di bumi adalah 9,81 m/s ² .

Perhatikan bahwa titik asal koordinat sistem referensi ini adalah tanah. Dengan kata lain benda akan menumbuk tanah pada posisi y=0.

Kecepatan

Sebuah benda yang jatuh bebas tanpa gesekan menggambarkan gerak lurus beraturan yang dipercepat secara seragam, sehingga rumus yang memungkinkan kita mencari kecepatan suatu saat adalah sebagai berikut:

$v=v_0-g\cdot (t-t_0)$

Emas:

$v$

adalah kecepatan benda pada saat tertentu.
$v_0$

adalah kecepatan awal benda.
$g$

adalah percepatan gravitasi yang nilainya di Bumi adalah 9,81 m/s ² .
$t$

adalah waktu instan di mana kecepatan benda dihitung.
$t_0$

adalah momen awal.

Catatan: Perlu diingat bahwa benda yang jatuh bebas bergerak menuruni bukit, sehingga kecepatannya bertanda negatif. Jadi, semakin rendah posisi benda, kecepatannya akan semakin negatif.

Percepatan

Selama jatuh bebas, semua gesekan diabaikan, satu-satunya gaya yang mengintervensi adalah gaya gravitasi. Oleh karena itu, percepatannya konstan sepanjang lintasan.

$a=-g$

Emas:

$a$

adalah percepatan benda.
$g$

adalah percepatan gravitasi yang nilainya di Bumi adalah 9,81 m/s ² .

Ringkasan rumus jatuh bebas

Di bawah ini Anda dapat melihat tabel dengan semua rumus jatuh bebas sebagai ringkasan:

Perhatikan bahwa massa benda yang turun saat jatuh bebas tidak muncul dalam rumus apa pun, artinya posisi, kecepatan, dan percepatan suatu benda tidak bergantung pada massanya jika kita mengabaikan gesekan.

Latihan jatuh bebas terpecahkan

Pada bagian ini kita akan menyelesaikan latihan jatuh bebas selangkah demi selangkah, sehingga Anda akan lebih memahami konsep gerakan jenis ini.

Sebuah benda dilepaskan dalam keadaan jatuh bebas dari ketinggian 80 meter dan kecepatan awalnya nol. Seberapa cepat tubuh menyentuh tanah? Abaikan gesekan dengan udara dan ambil nilai gravitasi sebagai g=10 m/s ² .

Untuk menentukan kecepatan benda saat jatuh bebas ketika menyentuh tanah, kita harus mencari waktu jatuh bebas terlebih dahulu. Saat benda berada di tanah, posisinya adalah y=0, jadi persamaan posisinya kita atur menjadi nol:

$y=H-v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2$

$0=80-0 \cdot (t-0)-\cfrac{1}{2}\cdot 10 \cdot (t-0)^2$

$0=80-5t^2$

Kami memecahkan persamaan kuadrat yang dihasilkan:

$\begin{aligned}5t^2&=80\\[2ex]t^2&=\cfrac{80}{5}\\[2ex]t^2&=16\\[2ex]t&=\sqrt{ 16}=\begin{cases}4\\[2ex]-4 \ \color{red}\bm{\times}\end{cases}\\[2ex]t&=4\ s\end{aligned}[/ latex] Et maintenant que nous connaissons le temps nécessaire au corps pour atteindre le sol, nous utilisons l'équation de la vitesse pour trouver la vitesse finale du corps : [latex]\begin{aligned}v&=v_0-g\cdot (t-t_0)\\[2ex]v&=0-10\cdot (4-0)\\[2ex]v&=-40 \ \cfrac{ m}{s}\end{aligné}$

Jatuh bebas dan menembak vertikal

Terakhir, kita akan melihat apa perbedaan antara jatuh bebas dan tembakan vertikal, karena keduanya sangat mirip tetapi jenis gerakannya sedikit berbeda.

Lemparan vertikal melibatkan pelemparan benda secara vertikal ke atas, sehingga benda tersebut mula-mula naik lalu turun hingga mencapai tanah. Begitu pula pada tembakan vertikal badan juga bisa dilempar ke bawah, yang penting bergerak lurus dan diterapkan kecepatan awal.

Perbedaan antara jatuh bebas dan lemparan vertikal adalah pada umumnya pada saat jatuh bebas, benda tidak mempunyai kecepatan awal, karena benda dijatuhkan begitu saja. Sebaliknya, pada pelemparan vertikal, benda mempunyai kecepatan awal, karena gaya diterapkan saat benda dilempar.

Oleh karena itu, kecepatan akhir benda dan waktu mencapai tanah berbeda pada jatuh bebas dan lempar vertikal. Namun percepatannya sama pada kedua jenis gerak, karena merupakan percepatan gravitasi.

➤ Lihat : Ciri-ciri bidang vertikal

Apa itu jatuh bebas?

Rumus jatuh bebas

Posisi

Kecepatan

Percepatan

Ringkasan rumus jatuh bebas

Latihan jatuh bebas terpecahkan

Jatuh bebas dan menembak vertikal

Tinggalkan komentar Batalkan balasan