GERAK JATUH BEBAS
I.
Tujuan:
1. Menentukan percepatan grafitasi benda dengan metode GJB
2. Membuat grafik hubungan antara s dengan ½ t2
II.
Dasar Teori
Adnan (2009) Menyatakan gerak jatuh bebas adalah gerak
benda akibat tarikan bumi tanpa adanya gaya luar lain yang bekerja padanya.
Tanpa adanya gaya-gaya lain yang bekerja pada benda-benda yang bergerak di atas
bumi gerak benda hanya di pengaruhi oleh gaya tarik bumi. Pada gerak jatuh
bebas (GJB), memiliki syarat yaitu
kecepatan awal (V0) = 0. Pada gerak jatuh bebas berlaku hubungan v = gt dan S = ½ gt2 dan g adalah
percepatan gravitasi bumi. Jadi pada gerkak ini, benda hanya di pengaruhi oleh
percepatan gravitasi bumi.
Gerak jatuh bebas tejadi pada semua benda dari
ketinggian tanpa memperdulikan masa benda tersebut. Suatu benda yang berat,
yang bias kita analogikan sebuah batu akan memiliki waktu jatuh yang sama
dengan sebuah kertas. Namun tidak semata- mata benda yang memiliki selisih
berat besar dapat jatuh dengan waktu bersamaan, kedua benda tersebut dapat
jatuh bersamaan apabila tidak ada gaya lain yang bekerja kecuali gaya grafitasi
bumi. Jadi kedua bend tersebut dapat jatuh secara bersamaan pada sebuah ruangan
yang hampa udara. Karena udara secara langsung mempengaruhi kecepatan benda
sampai ke tanah. Sebagai contoh bila kita menjatuhkan batu dan kertas dari atas
gedung, maka batu akan menyentuh tanah terlebih dahulu sedangkan kertas akan
melayang tertiup angin sehingga akan menyentuh tanah dengan waktu yang lama.
Pantur (1985 : 61) menyatakan gerk jatuh bebas adalah
gerak yang mengakibatkan benda melewati lintasan berbentuk lurus karena
pengaruh gravitasi bumi. Gerak jatuh bebas merupakan gerak yang mengabaikan gesekan
dan perubahan kecil percepatan terhadap ketinggian. Percepatan yang di alami
benda jatuh bebas disebabkan oleh gravitasi yang besarnya 9,8 m/s2
atau 980 cm/s2 dan bearah menuju pusat bumi. Gesekan yang dimaksud
di sini adalah gesekan antara benda dan udara. Suatu benda yang dijatuhkan dari
ketinggian tertentu dalam ruangan terbuka akan di perlambat akibat gaya gesek
dengan laju udara.
Pada
percobaan gerak jatuh bebas sering di temukan bahwa hasil percepatan yang di
alami benda tidak sesuai dengan kecepatan grafitasi bumi, hal tersebut terjadi
karena sesunguhnya benda tersebut telah mengalami perlambatan oleh gaya gesek
udara. Percepatan yang di alami benda pada gerak jatuh bebas akan sama dengan
percepatan grafitasi bila benda tersebut di jatuhkan pada ruangan hampa udara.
Sutrisno (1986 : 78) menyatakan bahwa benda dikatakan
melakukan gerak jatuh bebas jika benda tersebut tanpa kecepatan awal (V0 =
0) dan tidak dipengaruhi oleh gaya dorong melaikan dipengaruhi oleh gaya
gravitasi bumi. Gerak jatuh bebas (GJB) termasuk kedalam gerak lurus berubah
beraturan di percepat. Percepatan yang dialami benda ini adalah akibat gaya
tarik gravitasi bumi. Karena syarat gerak jatuh bebas adalah percepatan awalnya
nol maka berlaku persamaan GLBB sebagai berikut:
V = V0
+ at
Vt2=
V02 + 2as
S = V0t
+ ½ at2
Karena pada
gerak jatuh bebas kecepatan awal (V0 = 0) dan percepatan yang dialami benda
adalah percepatan gravitasi bumi, maka berlaku rumus:
V = at
Vt2
= 2as
S = ½ at2
Keterangan :
V = kecepatan akhir benda
(m/s)
t = waktu (s)
S = Jarak yang dilalui benda (m)
a = percepatan yang dialami benda (m/s2)
Abdullah (2012) Bila dua batu yang berbeda beratnya dijatuhkan tanpa
kecepatan awal dari ketinggian yang sama dalam waktu yang sama, batu manakah
yang sampai di tanah duluan? Peristiwa di atas dalam Fisika disebut sebagai
jatuh bebas, yakni gerak lurus berubah beraturan pada lintasan vertikal. Ciri
khasnya adalah benda jatuh tanpa kecepatan awal (vo = nol). Semakin ke
bawah gerak benda semakin cepat.
batu yang
dijatuhkan dari ketinggian yang sama dan dalam waktu yang sama. Percepatan yang
dialami oleh setiap benda jatuh bebas selalu sama, yakni sama dengan percepatan
gravitasi bumi. Pada materi ini, cukup Anda ketahui bahwa percepatan gravitasi
bumi itu besarnya g = 9,8 dan sering dibulatkan menjadi 10
Pada jatuh bebas ketiga persamaan GLBB dipercepat yang kita bicarakan pada kegiatan sebelumnya tetap berlaku, hanya saja vo kita hilangkan dari persamaan karena harganya nol dan lambang s pada persamaan-persamaan tersebut kita ganti dengan h yang menyatakan ketinggian dan a kita ganti dengan g.
Jadi, ketiga persamaan itu sekarang adalah
Persamaan-persamaan jatuh bebas
Keterangan:
g = percepatan gravitasi (m/s2)
h = ketinggian benda (m)
t = waktu (s)
vt = kecepatan pada saat t (m/s)
Perhatikan persamaan jatuh bebas yang kedua.
Bila ruas kiri dan kanan sama-sama kita kalikan dengan 2, kita dapatkan:
Persamaan waktu jatuh benda jatuh bebas
Dari persamaan waktu jatuh, terlihat bahwa waktu jatuh benda bebas hanya
dipengaruhi oleh dua faktor yaitu h = ketinggian dan g = percepatan
gravitasi bumi. Jadi berat dari besaran-besaran lain tidak mempengaruhi
waktu jatuh.Artinya meskipun berbeda beratnya, dua benda yang jatuh dari
ketinggian yang sama di tempat yang sama akan jatuh dalam waktu yang bersamaan.
Dalam kehidupan kita sehari-hari mungkin kejadiannya lain. Benda yang berbeda beratnya, akan jatuh dalam waktu yang tidak bersamaan. Hal ini dapat terjadi karena adanya gesekan udara. Percobaan di dalam tabung hampa udara membuktikan bahwa sehelai bulu ayam dan satu buah koin jatuh dalam waktu bersamaan.
III.
Alat dan Bahan
1. Alat gerak jatuh bebas (GJB)
2. Beban logam(2,5 g dan 15 g)
3. Stopwatch
4. Pengaris (1m)
IV.
Cara kerja:
- Mengtur ketnggian(s) antara alat elektromagnet dengan papan dasar (90 cm).
- Menghidupkan saklar dan memasang beban logam besi (2,5 g) pada besi electromagnet.
- Menyiapkan stopwatch.
- Mematikan saklar dengan bersaman menghidupkan stopwatch.
- Mematikan stopwatch ketika beban tepat menyentuh papan dasar.
- Membaca dan mencatat waktu yang ditunjukan stopwatch.
- Mengulangi percobaan dengan ketingian yang berbeda beda (90 cm, 110 cm, 130 cm, 150 cm, 180 cm).
- Mengulangi percobaan dengan massa logam yang berbeda beda (2,5 g dan 15 g).
- Memasukan data yang diperoleh pada tabel .
NO
|
BEBAN LOGAM
|
MB (kg)
|
S (m)
|
T (s)
|
½ t2 (s2)
|
s/(1/2 t2) (m/s2)
|
- Menghitung percepatan gravitasi yang di alami benda (s = ½ gt2).
- Mengambarkan grafik s terhadap ½ t2.
- membuat kesimpulan dari kegiatan yang telah dilakukan.
V.
Data Hasil Pengamatan
Table 1. baut pendek
(massa 2,5 g dan ketinggian yang berbeda)
NO
|
BEBAN LOGAM
|
MB (kg)
|
S (m)
|
T (s)
|
½ t2 (s2)
|
s/(1/2 t2) (m/s2)
|
1
|
Baut pendek
|
2,5.10-3
|
0,89
|
0,40
|
0,080
|
11,12
|
2
|
1,07
|
0,49
|
0,120
|
8,91
|
||
3
|
1,30
|
0,52
|
0,135
|
9,78
|
||
4
|
1,49
|
0,58
|
0,168
|
8,87
|
||
5
|
1,79
|
0,61
|
0,186
|
9,78
|
||
Rata-rata
|
9,69
|
|||||
Table l1 baut panjang (massa 15 g dan ketinggian
berbeda)
NO
|
BEBAN LOGAM
|
MB (kg)
|
S (m)
|
T (s)
|
½ t2 (s2)
|
s/(1/2 t2) (m/s2)
|
1
|
Baut panjang
|
15.10-3
|
0,87
|
0,44
|
0,098
|
8,87
|
2
|
1,05
|
0,48
|
0,1152
|
9,11
|
||
3
|
1,28
|
0,54
|
0,1458
|
8,78
|
||
4
|
1,47
|
0,55
|
0,1512
|
9,72
|
||
5
|
1,77
|
0,59
|
0,1740
|
10,17
|
||
Rata-rata
|
9,33
|
|||||
VI.
Aanalisis data
a.
baut pendek (massa 2,5 g dan
ketinggian yang berbeda)
1.
diketahui: 2.
diketahui:
s = 0,89 m t
= 0,40 s S =
1,07 m t = 0,49 s
=….?
= ….?
= 11,12 m/s2
= 8,91 m/s2
3.
diketahui: 4.
diketahui:
s = 1.3 m
t = 0,52 s S = 1,49 m t = 0,58 s
=….?
= ….?
= 9,78 m/s2
= 8,87 m/s2
5.
diketahui:
s = 1,79 m t
= 0,61 s
=….?
= 9,78 m/s2
b.
Baut panjang(massa 15 g dan
ketinggian yang berbeda)
1.
diketahui: 2.
diketahui:
s = 0,7 m t = 0,44 s S = 1,05 m t = 0,48 s
=….?
= ….?
= 8,87 m/s2
= 9,11 m/s2
3.diketahui: 4.
diketahui:
s = 1.28 m t = 0,57 s S = 1,47 m t = 0,55 s
=….?
= ….?
= 8,78 m/s2
= 9,72 m/s2
5. diketahui:
s = 1,77 m t
= 0,59 s
=….?
= 10,17 m/s2
VII.
Pembahasan
Pada praktikum
kali ini kami melakukan percobaan mengenai gerak jatuh bebas, dengan tujuan
untuk menentukan percepatan gravitasi yang dialami suatu benda serta membuat
grafik dari hasil percobaan tersebut. Sebagai sarat awal suatu benda mengalami
gerakan jatuh bebas maka saat di jatuhkan benda tersebut memiliki kecepatan
awal nol.
percobaan ini
dilakukan dengan menggunakan alat yang telah kami rangkai sendiri, alat ini
menggunakan baterai yang dihubungkan dengan besi yang di liliti tembaga. Besi
berlilitan tembaga yang di aliri arus
listrik akan menghasilkan medan magnet yang mampu menarik benda seperti baut
yang kami jadikan sebagai bahan percobaan. Hal ini dilakukan agar benda seperti
baut dapat tergantung pada bagian atas alat, dengan prinsip elektromagnetik
maka ketika arus listrik di putus maka medan magnet akan hilang dan baut
tersebut akan trjatuh. Baut yang terjatuh akibat hilangnya medan magnet pada
besi tersebut dianggap tidak memiliki
kecepatan awal yang akhirnya dapat melakukan gerak jatuh bebas.
Percobaan
ini dilakukan dengan dua perlakuan, pertama yaitu baut dengan masa 2,5g namun ketinggian yang berbeda. Kedua, yaitu
baut dengan masa 15g dan ketinggian yang hamper sama dengan percobaan pertama. Perbedaan
ketingian pada percobaan pertama dan kedua ini trjadi akibat perbedaan ukuran
beben yang kami gunakan sehingga membuat ketinggian percobaan pertama dan krdua
memiliki selisih ketinggian di masing masing perlakuan. Antara percobaan
pertama dan kedua kami mengunakan massa benda yang berbeda untuk mengetahui
pengaruh besarnya massa benda terhadap waktu jatuh benda tersebut, sedangkan
kami mengunakan perbedaan ketingian pada masing – masing ketinggian yaitu untuk
mengetahui pengaruh ketinggian benda terhadap waktu jatuh benda tersebut. Percobaan
ini dilakukan masing-masing sebanyak lima kali.
Berdasarkan
kedua percobaan tersebut kami dapat mengetahui bahwa ketinggian beban dapat
mempengaruhi waktu untuk melakukan gerak jatuh bebas, hal tersebut dapat
terlihat dari kedua grafik hasil percobaan yang telah kami lakukan, yaitu semakin
besar ketinggian suatu beban dari lantai, maka semakin besar pula waktu yang
diperlukan untuk melakukan gerak jatuh bebas. Pada percobaan pertama pada
keringgian 0.89 m diperlukan waktu 0,40 s, pada ketinggian 1,07 m diperlukan
waktu 0,49 s, hinga pada perlakuan ke lima dengan ketinggian 1,79 m diperlukan
waktu 0,61 s. pada percobaan kedua dengan masa 15 g, pada ketinggian 0,87 m di
perlukan waktu 0,44 s, pada ketinggian 1,05 m diperlukan waktu 0,48 s dan pada
perlakuan ke lima dengan ketinggian 1,77 m diperlukan waktu untuk menyentuh
dasar papan sebesar 0,59 s. Jadi dari data yang kami peroleh tersebut dapat di
ketahui bahwa ketingian benda berbanding lurus dengan waktu benda untuk
mencapai dasar papan. Sedangkan massa beban tidak terlalu berpengaruh pada
waktu benda mencapai dasar papan.
Pada percobaan
yang kami lakukan ini, kami mendapatkan
data nilai percepatan gravitasi yang berbeda-beda pada setiap percobaan dengan menggunakan
rumus :
Nilai
rata-rata dari percepatan gravitasi yang kami peroleh pada percobaan pertama yaitu sebesar 9,69 m/s2.
Sedangkan pada percobaan kedua nilai rata-rata dari percepatan gravitasinya
adalah 9,33 m/s2. Nlai percepatan gravitasi yang kami peroleh
mendekati teori yang telah ada sebesar 9,89 m/s2. Sehingga dapat
kami katakan bahwa percobaan yang kami lakukan berhasil dan alat yang kami
rancang dapat digunakan sebagai alat untuk melakukan percobaan gerak jatuh
bebas.
Terjadi
perbedaan antara percepatan gravitasi yang di alami benda dengan percepatan gravitasi
pada bumi. Dalam teori di sebutkan bahwa besar gravitasi yang di alami benda
yang melakukan gerak jatuh bebas akan sama dengan percepatan gravitasi bumi.
Tejadinya selisih percepatan gravitasi yang kami peroleh ini disebabkan
antaralain yaitu kurang tepatnya dalam menentukan waktu ketika benda tepat
menyentuh papan dasar, yang akibatnya akan mempengaruhi dari hasil percepatan
gravitasi benda yang di peroleh. Selain itu percobaan di ruangan terbuka
mengakibatkan terjadinya gesekan antara benda dan udara yang dapat mempengaruhi
perolehan waktu, sehingga akan berdampak pada nilai percepatan gravitasi yang
di alami oleh benda yang kami teliti.
VIII. Kesimpulan
Berdasarkan
kedua percobaan tersebut kami dapat menyimpulkan bahwa ketinggian beban dapat
mempengaruhi waktu untuk melakukan gerak jatuh bebas, semakin besar ketinggian
suatu beban dari lantai, maka semakin besar pula waktu yang diperlukan untuk
melakukan gerak jatuh bebas. Jadi ketingian benda berbanding lurus dengan waktu
benda untuk mencapai dasar papan. Sedangkan massa beban tidak terlalu
berpengaruh pada waktu benda mencapai dasar papan.
Nilai
rata-rata dari percepatan gravitasi yang kami peroleh pada percobaan pertama yaitu sebesar 9,69 m/s2.
Sedangkan pada percobaan kedua nilai rata-rata dari percepatan gravitasinya
adalah 9,33 m/s2. Nlai percepatan gravitasi yang kami peroleh
mendekati teori yang telah ada sebesar 9,89 m/s2. Sehingga dapat
kami katakan bahwa percobaan yang kami lakukan berhasil dan alat yang kami
rancang dapat digunakan sebagai alat untuk melakukan percobaan gerak jatuh
bebas.
IX.
Daftar Pustaka
Abdullah. 2012.Gerak Jatuh Bebas. (online) (http: //gurufisikamuda .blogspot.com/ 2011/05/gerak-jatuh-bebas-gaya-gesekan-udara.html)diakses
pada senin 3 Desember 2012 pukul 19.30 wib.
Adnan. 2009. Gerak Parabola. (online)
(Http://. Guru muda/ gerak jatuh bebas/ blogspot.com) diases pada minggu 4
november 2012 pukul 11.30 wib.
Pantur. 1985. FISIKA JILID 1. Jakarta: Erlangga
Sutrisno. 1986. FISIKA DASAR. Bandung: ITB.
Perkenalkan, saya dari tim kumpulbagi. Saya ingin tau, apakah kiranya anda berencana untuk mengoleksi files menggunakan hosting yang baru?
BalasHapusJika ya, silahkan kunjungi website ini www.kbagi.com untuk info selengkapnya.
Di sana anda bisa dengan bebas share dan mendowload foto-foto keluarga dan trip, music, video, filem dll dalam jumlah dan waktu yang tidak terbatas, setelah registrasi terlebih dahulu. Gratis :)