Isi Makalah B. Indo Gjb.docx

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat benda- benda yang mengalami gerak jatuh bebas, misalnya gerak buah yang jatuh dari pohonnya. Benda tersebut seolah-olah memiliki kecepatan yang tetap atau dengan kata lain benda tersebut tidak mengalami percepatan. kenyataan yang terjadi setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan tetap tetap. Dalam hal ini gerak jatuh bebas merupakan benda yang mengakibatkan benda melewati lintasan berbentuk lurus karena pengaruh gaya gravitasi bumi. Gerak jatuh bebas juga merupakan salah satu bentuk gerak lurus dalam satu dimensi yang hanya dipengaruhi oleh adanya percepatan gravitasi bumi. Pada masa lampau, gerak yang jatuh kepermukaan tanah merupakan pokok pembahasan yang sangat menarik dalam ilmu filsafat alam. Aristoteles seorang ahli filsafat menyatakan bahwa benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat dibandingkan benda yang lebih ringan. Pendapat aristoteles ini mempengaruhi pandangan orang- orang yang hidup sebelum masa Galileo, yang menganggap bahwa benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan dan bahwa laju jatuh benda sebanding dengan massa benda tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, terdapat rumusan masalah sebagi berikut : 1.2.1 Bagaimana hubungan antara gerak jatuh bebas pada gerak lurus berubah beraturan? 1.3 Tujuan Berdasarkan rumusan masalah tersebut, dapat diketahui tujuannya sebagai berikut : 1.3.1 Dapat menentukan hubungan antara gerak jatuh bebas

1

BAB 2 PEMBAHASAN

2.1 Gerak Jatuh Bebas Gerak adalah perubahan posisi suatu benda terhadap titik acuannya.Benda yang bergerak dapat dikatakan tidak bergerak,sebagai contoh meja yang ada dibumi pasti tidak dikatakan bergerak oleh manusia yang ada dibumi.Tetapi bila matahari yang melihat maka meja tersebut bergerak bersama bumi yang mengelilingi matahari.Gerak berdasarkan lintasannya dibagi menjadi 3 (tiga) yaitu gerak lurus atau gerak yang lintasannya berbentuk lurus, gerak parabola yaitu gerak yang lintasannya berbentuk parabola, gerak melingkar yaitu gerak yang lintasannya berbentuk lingkaran. Sedangkan, berdasarkan percepatannya gerak dibagi menjadi 2 (dua) yaitu gerak beraturan adalah gerak yang percepatannya sama dengan nol (a=0) dan gerak berubah beraturan adalah gerak yang percepatannya konstan (a=konstan) atau gerak yang kecepatannya berubah secara teratur. Sedangkan, Gerak jatuh bebas adalah gerak yang mengakibatkan benda melewati lintasan berbentuk lurus karena pengaru gaya gravitasi bumi. Gerak jatuh bebas mengakibatkan gesekan dan perubahan kecil percepatan terhadap ketinggian. Percepatan gerak jatuh bebas disebabkan oleh gaya gravitasi bumi yang besarnya 9,8 m/s dan berarah menuju kepusat bumi. Gesekan yang dimaksud disini adalah gsekan antara benda dan udara. Suatu benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu dalam ruang terbuka akan diperlambat akibat gaya gesekan dan laju udara, pada percepatan gerak jatuh bebas seiring ditemukan bahwa haasil percepatan yang dialami benda tidak seuai dengan hasil percepatan gravitasi bumi, hal tersebut terjadi karena sesungguhnya benda tersebut telah mengalami pelambatan oleh gaya gesek udara. Percepatan yang dialami benda pada gerak jatuh bebas akan sama dengan percepatan gravitasi bila benda tersebut dijatuhkan pada ruang hampa udara. Kemudian, benda akan jatuh dengan percepatan yang sama, apabila tidak ada udara atau hambatan lainnya. Semua benda baik berat maupun ringan, udara berperan penting sebagai salah satu hambatannya. Terutama untuk benda-benda yang memiliki berat ringan dan permukaan yang luas. Tetapi pada kondisi tertentu hambatan udara ini diabaikan. Contohnya pada suatu ruangan hampa udara benda ringan dan berat memiliki percepatan yang sama.hal ini menunjukan bahwa untuk

2

sebuah benda yang jatuh dari keadaan alam, maka jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat waktu.(Young,2002). Jadi Gerak Jatuh Bebas (GJB) merupakan salah satu contoh umum dari Gerak Lurus Berubah Beraturan. Apa yang akan diamati ketika melihat benda melakukan gerak jatuh bebas? Misalnya, ketika sebuah manga jatuh dari pohonnya. Jika diamati secara sepintas, benda yang mengalami gerak jatuh bebas seolah-olah memiliki kecepatan yang tetap atau dengan kata lain benda tersebut tidak mengalami percepatan. Kenyataan yang terjadi, setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan yang tetap. Alasan tersebut yang menguatkan bahwa Gerak Jatuh Bebas termasuk kedalam contoh umum GLBB. Untuk menguatkan alasan tersebut lakukanlah percobaan berikut ini. Tancapkan dua paku ditanah yang lembut, di mana ketinggian kedua paku tersebut sama terhadap permukaan tanah. Selanjutnya, jatuhkan sebuah batu (sebaiknya batu yang memiliki permukaan yang datar) dengan ketinggian yang berbeda pada masing-masing paku. Maka dapat dilihat bahwa paku yang dijatuhi batu dengan ketinggian lebih tinggi tertancap lebih dalam dibandingkan paku yang lain. Hal ini menunjukkan bahwa adanya pertambahan laju atau percepatan benda pada gerak batu tersebut saat jatuh ke tanah. Semakin tinggi kedudukan batu terhadap permukaan tanah, semakin besar laju batu tersebut saat hendak menyentuh permukaan tanah. Dengan demikian, percepatan benda jatuh bebas bergantung pada ketinggian alias kedudukan benda terhadap permukaan tanah. Di samping itu, percepatan atau pertambahan kecepatan benda saat jatuh bebas bergantung juga pada lamanya waktu. Aristoteles pernah mengatakan bahwa benda yang beratnya lebih besar jatuh lebih cepat dibandingkan benda yang lebih ringan. Pendapat Aristoteles ini mempengaruhi pandangan orang-orang yang hidup sebelum masa Galileo, yang menganggap bahwa benda yang lebih berat jauh lebih cepat dari benda yang lebih ringan dan bahwa laju jatuhnya benda tersebut sebanding dengan berat benda tersebut. Misalnya, menjatuhkan selembar kertas dan sebuah batu dari ketinggian yang sama. Hasil yang diamati menunjukkan bahwa batu lebih dahulu menyentuh permukaan tanah dibanding kertas. Selanjutnya, coba jatuhkan dua buah batu dari ketinggian yang sama, di mana batu yang satu lebih besar dari yang lainnya. Ternyata kedua batu tersebut menyentuh permukaan tanah dalam waktu yang hamper bersamaan. Pada percobaan terhadap jatuhnya benda yaitu batu dan kertas yang paling mempengaruhi adalah gaya gesekan udara. Hambatan atau gesekan udara sangat

3

mempengaruhi gerak jatuh bebas. Galileo mengungkapkan bahwa “semua benda akan jatuh denga percepatan yang sama apabila tidak ada udara atau hambatan lainnya”. Galileo menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan, jatuh denga percepatan yang sama, paling tidak jika tidak ada udara. Galileo yakin bahwa udara berperan sebagai hambatan untuk benda-benda yang sangat ringan yang memilki permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa, hambatan udara ini bias diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara telah diisap., benda ringan seperti selembar kertas yang dipegang horizontal pun akan jatuh dengan percepatan yang sama seperti benda yang lain. Ini menunjukkan bahwa sebuah benda yang jatuh dari keadaan diam jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat waktu (Giancoli,2001).

2.2 Persamaan Gerak Jatuh Bebas Selama membahas Gerak Jatuh Bebas, lebih banyak menggunakan rumus / persamaan GLBB. Sebagai contoh kerangka acuan yang diam terhadap bumi. Kemudia menggantikan x atau s (pada persamaan GLBB) dengan y, karena benda bergerak vertikal. Atau juga bisa menggunakan h, menggantikan x atau s. Kedudukan awal benda ditetapkan y0 = 0 untuk t = 0. Percepatan yang dialami benda ketika jatuh bebas adalah percepatan gravitasi, sehingga dapat menggantikan a dengan g. Dengan demikian, persamaan Gerak Jatuh Bebas tampak seperti dibawah ini: GLBB

JATUH BEBAS

VX = Vxo + at X = Xo + VXOt + ½ at2 Vx2 = Vxo2 + 2as

Vy = Vyo + gt Y = Vyot + ½ gt2 Vy2 = Vyo2 + 2gh

2.3 Pembuktian Matematis Dalam Gerak Jatuh Bebas massa benda tidak mempengaruhi laju jatuh benda. Di samping itu, setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan tetap, semakin tinggi kedudukan benda dari permukaan tanah, semakin cepat gerak benda ketika hendak sampai ke permukaan tanah. Demikian pula, semakin lama waktu yang dibutuhkan benda untuk jatuh, semakin cepat gerak benda ketika akan sampai ke permukaan. Kemudian, berikut adalah rumus-rumus yang sudah diturunkan : vy = vyo + gt Persamaan 1

4

y = vyot + ½ gt2 vy2 = vyo2 + 2gh

Persamaan 2 Persamaan 3

( y di belakang v hanya menunjukan bahwa benda bergerak vertikal atau benda bergerak pada sumbu y, bila kita membayangkan terdapat sumbu kordinat sepanjang lintasan benda) 2.4 Pembuktian Nol Setelah penurunan rumus tersebut tidak terdapat lambing (m) atau massa. Disebabkan karena massa tidak berpengaruh dalam Gerak Jatuh Bebas. Dapat dilihat dalam bembuk tian berikut : a. Pembuktian Pertama : vy = vyo + gt Pada persamaan 1 Misalnya, ditinjau dari gerak buah mangga yang jatuh dari tangkai pohon mangga. Kecepatan awal Gerak Jatuh Bebas (GJB) buah mangga (vy0)= 0 (mengapa bernilai 0 ? Dengan demikian, persamaan 1 berubah menjadi : vy = gt Melalui persamaan ini, dapat diketahui bahwa kecepatan jatuh buah mangga sangat dipengaruhi oleh percepatan gravitasi (g) dan waktu (t). Karena g bernilai tetap (9,8 m/s2), maka pada persamaan di atas tampak bahwa nilai kecepatan jatuh benda ditentukan oleh waktu (t). semakin besar t atau semakin lamanya buah mangga berada di udara maka nilai vy juga semakin besar. Sedangkan, kecepatan buah mangga tersebut selalu berubah terhadap waktu atau dengan kata lain setiap satuan waktu kecepatan gerak buah mangga bertambah. Percepatan gravitasi yang bekerja pada buah mangga bernilai tetap (9,8 m/s2), tetapi setiap satuan waktu terjadi pertambahan kecepatan, di mana pertambahan kecepatan alias percepatan bernilai tetap. Alasan ini yang menyebabkan Gerak Jatuh Bebas termasuk Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). b. Pembuktian Kedua Sekarang dapat ditinjau hubungan antara jarak atau ketinggian dengan kecepatan jatuh benda. Melalui persamaan berikut :

5

vy2 = vyo2 + 2gh

Pada persamaan 3

Salah satu contohnya yaitu batu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu, di mana batu tersebut dilepaskan (bukan dilempar ke bawah). Jika dilepaskan maka kecepatan awal alias v0 = 0, seperti buah mangga yang jatuh dengan sendirinya tanpa diberi kecepatan awal. Jika batu tersebut dilempar, maka terdapat kecepatan awal. Karena vy0 = 0, maka persamaan 3 berubah menjadi : vy2 = 2gh Dari persamaan ini tampak bahwa besar/nilai kecepatan dipengaruhi oleh jarak atau ketinggian (h) dan percepatan gravitasi (g). Sekali lagi, ingat bahwa percepatan gravitasi bernilai sama (9,8 m/s2). Karena gravitasi bernilai tetap, maka nilai kecepatan sangat ditentukan oleh ketinggian (h). semakin tinggi kedudukan benda ketika jatuh, semakin besar kecepatan benda ketika hendak menyentuh tanah. setiap satuan jarak/tinggi terjadi pertambahan kecepatan saat benda mendekati tanah, di mana nilai pertambahan kecepatan alias percepatannya tetap.

6

BAB 3 PENUTUP

3.1 Kesimpulan Gerak Jatuh Bebas alias GJB merupakan salah satu contoh umum dari Gerak Lurus Berubah Beraturan. Jika kita amati secara sepintas, benda yang mengalami gerak jatuh bebas seolah-olah memiliki kecepatan yang tetap atau dengan kata lain benda tersebut tidak mengalami percepatan. Kenyataan yang terjadi, setiap benda yang jatuh bebas mengalami percepatan tetap.

3.2 Saran Makalah ini dapat dijadikan sebagai dasar untuk mempelajari konsep dasar dari Gerak Jatuh Bebas (GJB). Dan juga dapat bermanfaat bagi yang membacanya.

7

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas. C. 2001. FISIKA: Prinsip dan Aplikasi Edisi ketujuh Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga. Halliday and Resnick. 1991. Fisika Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga. Pantur. 1985. Fisika Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga. Tippler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga. Welson. 1990. Enginerg physics. USA : Mc. Graw hill company.inc. Young, D Hugh. 2002. Fisika Universitas. Jakarta : Penerbit Erlangga.

8