Postingan ini membahas contoh soal gerak jatuh bebas dan pembahasan. Dalam kehidupan sehari-hari cukup banyak contoh gerak jatuh bebas. Salah satunya adalah buah mangga yang jatuh dari tangkainya dan buah-buahan lainnya yang jatuh dari tangkainya. Gerak jatuh bebas mempunyai dua ciri kecepatan awal nol (v0 = 0 dan gerak dipercepat sebesar percepatan gravitasi bumi (g = 10 m/s2). Rumus yang berlaku pada gerak jatuh bebas sebagai berikut.
Keterangan rumus diatas sebagai berikut:
- v = kecepatan (m/s)
- g = percepatan gravitasi (10 m/s2)
- t = waktu (s)
- h = ketinggian (m)
Contoh soal 1
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka waktu yang diperlukan oleh benda sampai ke tanah adalah…
A. 1 s
B. 2 s
C. 4 s
D. 10 s
E. 40 s
Pembahasan / penyelesaian soal
Pada soal ini diketahui h = 20 m, g = 10 m/s2 dan yang ditanya adalah t. Maka cara menentukan waktu benda sampai ditanah sebagai berikut:
- h = 1/2 . g . t2
- 20 m = 1/2 . 10 m/s2 . t2
- t2 = [latex]\frac {20} {5}[/latex] s2
- t = [latex]\sqrt {4}[/latex] = 2 s
Jadi waktu yang diperlukan adalah 2 sekon. Soal ini jawabannya C.
Contoh soal 2
Sebuah batu dijatuhkan dari puncak menara setinggi 45 m. Apabila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka kecepatan batu ketika menyentuh tanah adalah…
a. 45 m/s
B. 40 m/s
C. 35 m/s
D. 30 m/s
E. 20 m/s
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita hitung terlebih dahulu waktu batu sampai ke tanah dengan rumus dibawah ini:
→ t2 =→ t2 =
→ t = √
Maka kecepatan batu ketika mencapai tanah v = g . t = 10 m/s2. 3 s = 30 m/s. Soal ini jawabannya D.
Contoh soal 3
Sebuah benda dijatuhkan dari puncak menara tanpa kecepatan awal. Setelah 5 detik benda mencapai tanah. Jika g = 10 m/s2, tinggi menara adalah…
A. 40 m
B. 45 m
C. 60 m
D. 95 m
E. 125 m
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita gunakan rumus:
- h = 1/2 . g. t2
- h = 1/2 . 10 m/s2 . (5 m)2 = 125 m
Jawaban soal ini E.
Contoh soal 4
Seorang siswa terjun dari papan kolam renang setinggi 8 m dari permukaan air tanpa kecepatan awal. Jika massa perenang tersebut 50 kg dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 maka kecepatan perenang saat menyentuh permukaan air adalah…
A. 4 m/s
B. 4 [latex]\sqrt {2}[/latex] m/s
C. 4[latex]\sqrt {5}[/latex] m/s
D. 4[latex]\sqrt {10}[/latex] m/s
E. 16 m/s
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita hitung terlebih dahulu waktu siswa sampai di permukaan air:
→ t2 =→ t2 =
→ t = √ 16/10 = 0,4 √ 10 s.
Jadi kecepatan siswa ketika mencapai permukaan air:
- v = g . t
- v = 10 m/s2 . 0,4[latex]\sqrt {10}[/latex] s = 4 [latex]\sqrt {10}[/latex] m/s
Jadi soal ini jawabannya D.
Contoh soal 5
Sebuah bola dijatuhkan dari atap gedung yang tingginya 30 m. Kedudukan bola dari atas tanah setelah 2 sekon adalah…
A. 30 m/s
B. 25 m/s
C. 20 m/s
D. 15 m/s
E. 10 m/s
Pembahasan / penyelesaian soal
Untuk menjawab soal ini kita hitung terlebih dahulu jarak vertikal dari atap gedung hingga bola jatuh selama 2 sekon (h) dengan rumus sebagai berikut:
- h = 1/2 . g . t2
- h = 1/2 . 10 m/s2 . (2 s)2 = 20 m
Jadi kedudukan bola dari atas tanah adalah 30 m – 20 m = 10 m. Soal ini jawabannya: E.
Contoh soal 6
Sebuah bola dijatuhkan tanpa kecepatan awal dari ketinggian 8 m. Kecepatan batu ketika ketinggiannya 3 meter diatas tanah adalah…
A. 1,5 m/s
B. 2,0 m/s
C. 2,5 m/s
D. 5,0 m/s
E. 10 m/s
Pembahasan / Penyelesaian soal
Pada soal ini jarak yang ditempuh batu h = 8 m – 3 m = 5 m. Jadi kecepatan batu tersebut adalah:
→ v = √ 2 . g . h→ v = √ 2 . 10 . 5
→ v = √ 100 = 10 m/s.
Soal ini jawabannya E.
Contoh soal 7
Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 25 m di atas tanah (g = 10 m/s2). Kecepatan benda itu saat berada pada ketinggian 5 m adalah…
A. 65 m/s
B. 50 m/s
C. 20 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s
Pembahasan
- h = 25 m – 5 m = 20 m
- v = [latex]\sqrt {2 . g . h}[/latex] = [latex]\sqrt {2 . 10 . 20}[/latex] = 20 m/s
Jawaban C.