Soal Pembahasan Gerak Jatuh Bebas

Benda yang bergerak jatuh bebas memiliki :

(1) Kecepatan awal nol

(2) Percepatan tetap

(3) Geraknya dipercepat beraturan

(4) Kecepatannya tergantung pada massa benda

Yang benar adalah pernyataan …….

A . (4) saja

B . (2) dan (4)

C . (1) dan (3)

D . (1), (2) dan (3)

E . semuanya benar

Kunci : D

Benda yang bergerak jatuh bebas memiliki :

(1) Kecepatan awal nol

(2) Percepatan tetap

(3) Geraknya dipercepat beraturan

2. Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 45 m, waktu yang dibutuhkan saat menyentuh tanah adalah …..

1. 2 s             d. 7 s
2. 3 s             e. 9 s
3. 5 s

Jawaban: B

Gerak jatuh bebas

• Kecepatan awal, v₀ = 0
• Posisi awal dari permukaan tanah/ketinggian, h = 45 m.
• Percepatan gravitasi, g = 10 m/s²

Waktu yang dibutuhkan benda untuk menyentuh tanah adalah:

t = √2h/g

= √(2(45m)/(10m/s²))

= 3 s.

3. Bola tenis jatuh dari ketinggian 5 m. Jika percepatan gravitasi di tempat itu 10 m/s², maka kecepatan benda saat menyentuh tanah adalah …..

1. 5 m/s      d. 50 m/s
2. 10 m/s   e.  100 m/s
3. 20 m/s

Jawaban: B

Gerak jatuh bebas:

• Kecepatan awal, v₀ = 0
• Posisi awal dari permukaan tanah/ketinggian, h = 5 m.
• Percepatan gravitasi, g = 10 m/s²

Kecepatan benda saat menyentuh tanah adalah:

v_t = √2gh

= √(2(10m/s²)(5m))

= 10 m/s.

4. Sebuah benda dilemparkan ke bawah dengan kecepatan awal v₀.

Jarak dari posisi lempar supaya kecepatan benda menjadi 2 kali kecepatan semula adalah …..

1. v₀²/g       d. 3v₀²/2g
2. 2v₀²/g     e.2v₀²/3g
3. V₀²/2g

Jawaban: D

Gerak vertikal ke bawah:

• Kecepatan awal = v₀.
• Percepatan gravitasi = g
• Kecepatan benda saat t, v_t = 2 v₀

Jarak dari posisi lempar supaya kecepatan benda menjadi 2 kali kecepatan semula adalah:

h = v_t² – v₀²/2g

= (2v₀)² – v₀²/2g

= 4v₀² – v₀²/2g

= 3v₀²/2g

5. Pada waktu bersamaan dua buah bola dilempar ke atas masing-masing dengan kelajuan v₁ = 10 m/s (bola I) dan v₂ = 20 m/s (bola II). Jarak antara kedua bola pada saat bola I mencapai titik tertinggi adalah …..

1. 30 m     d. 15 m
2. 25 m     e. 10 m
3. 20 m

Jawaban: E

Gerak vertikal ke atas:

• Kelajuan awal bola I, v₀₁ = 10 m/s
• Kelajuan awal bola II, v₀₂ = 20 m/s
• Percepatan gravitasi, g = 10 m/s²

Bola I mencapai titik tertinggi (v_t1 = 0), maka berlaku:

v₀₁ – gt₁ = v_t1

v₀₁ – gt₁ = 0

t₁ = v₀₁/g

t₁ = 10 m/s/10 m/s²

t₁ = 1 s

h₁ – h₂ = v₀₂t – 1/2 gt² – (v₀₁t – 1/2 gt²)

= (v₀₂ – v₀₁)t

= (20 m/s – 10 m/s) (1 s)

= 10 m.

6. Terdapat dua buah batu yang akan dilempar. Batu pertama dilemparkan ke atas dari permukaan tanah dengan kecepatan awal 60 m/s. Batu kedua dilemparkan ke bawah dari sebuah gedung dengan kecepatan awal 40 m/s. Jika jarak kedua batu 400 m, kedua batu tersebut akan bertemu setelah bergerak selama …..

1. 2 s
2. 3 s
3. 4 s
4. 6 s
5. 10 s

Jawaban: C

Sketsa kasus kombinasi gerak vertikal ke bawah dan gerak vertikal ke atas:

Misal titik C adalah titik bertemunya kedua batu tersebut, maka berlaku:

AC = v₀₁t – 1/2 gt²

BC = v₀₂ t + 1/2 gt²

AB – BC = v₀₂ t + 1/2 gt²

Subsitusi persamaan (i) ke persamaan (ii), diperoleh:

AB = (v₀₂ + v ₀₁)t ó ∆h (v₀₂ + v₀₁)t … (iii)

Jadi, kedua batu akan bertemu setelah bergerak selama:

t = ∆h/v₀₁ + v₀₂

= 400m/(60m/s) + (40m/s)

= 4 s.