Contoh soal Gerak Jatuh Bebas

16 Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas.

1. Buah kelapa terlepas dari tangkainya dan tiba di tanah setelah tiga detik. Berapa kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah ? g  = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
t = 3 sekon
g = 10 m/s²
Ditanya :
Kelajuan akhir (v_t) ?
Jawab :
Tanpa rumus.
Ketika jatuh bebas, buah mengalami percepatan gravitasi sebesar 10 m/s² atau 10 m/s per 1 sekon. Ini berarti kelajuan buah bertambah 10 m/s setiap 1 sekon.
Setelah 1 sekon, laju buah = 10 m/s
Setelah 2 sekon, laju buah = 20 m/s
Setelah 3 sekon, laju buah = 30 m/s.
Menggunakan rumus.
Rumus GLBB :
v_t = v_o + g t
h = v_o t + ½ g t²
v_t² = v_o² + 2 g h
Pada gerak jatuh bebas, benda tidak mempunyai kelajuan awal (v_o = 0). Karenanya rumus di atas berubah menjadi :
Rumus GJB :
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
Keterangan : v_t = kelajuan akhir, g = percepatan gravitasi, t = selang waktu, h = ketinggian.
Diketahui g dan t, ditanya v_t karenanya gunakan rumus pertama.
v_t = g t
v_t = (10)(3)
v_t = 30 m/s
Kelajuan akhir buah = 30 m/s

2. Benda jatuh bebas dari ketinggian 5 meter di atas permukaan tanah. Tentukan (a) kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah (b) Selang waktu buah jatuh hingga tiba di tanah.
g  = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
h = 5 meter
g = 10 m/s²
Ditanya :
(a) Kelajuan akhir (v_t) ?
(b) Selang waktu (t) ?
Jawab :
Rumus GJB :
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
(a) Kelajuan akhir (v_t)
Diketahui h dan g, ditanya v_t karenanya gunakan rumus ketiga.
v_t² = 2 g h = 2(10)(5) = 100
v_t = 10 m/s
(b) Selang waktu (t)
Diketahui h dan g, ditanya t karenanya gunakan rumus kedua.
h = ½ g t²
5 = ½ (10) t²
5 = 5 t²
t² = 5/5 = 1
t = 1 sekon
Selang waktu = 1 sekon

3. Bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Tentukan (a) percepatan benda (b) jarak tempuh selama 3 detik (c) Selang waktu benda mencapai laju 20 m/s
g = 10 m/s²
Pembahasan
Diketahui :
g = 10 m/s²
Ditanya :
(a) Percepatan (a) ?
(b) Jarak tempuh (h) jika t = 3 sekon ?
(c) Selang waktu (t) jika v_t = 20 m/s ?
Jawab :
Rumus GJB
v_t = g t
h = ½ g t²
v_t² = 2 g h
(a) Percepatan (a) ?
Percepatan benda = percepatan gravitasi = 10 m/s². Ini berarti kelajuan benda bertambah 10 m/s per 1 sekon.
(b) Jarak tempuh (h) jika t = 3 sekon ?
Diketahui g = 10 dan t = 3, ditanya h karenanya gunakan rumus kedua.
h = ½ g t² = ½ (10)(3) = (5)(3²) = (5)(9) = 45 meter
(c) Selang waktu (t) jika v_t = 20 m/s ?
Diketahui g = 10 dan v_t = 20, ditanya t karenanya gunakan rumus pertama.
v_t = g t
20 = (10) t
t = 20 / 10 = 2 sekon

4. Dari puncak sebuah menara setinggi 80 meter dijatuhkan sebuah batu. Jika percepatan gravitasi bumi 10 m/s², kecepatan batu pada saat tepat menyentuh tanah adalah…
A. 10 m/s
B. 20 m/s
C. 30 m/s
D. 40 m/s
E. 50 m/s
Pembahasan
Diketahui :
h = 80 meter
g = 10 m/s²
Ditanya :
Kecepatan akhir (v_t) batu ?
Jawab :

Jawaban yang benar adalah D.

5. Sebuah benda dijatuhkan dari bangunan bertingkat tanpa kecepatan awal. Setelah dua detik benda sampai di tanah (g = 10 m/s²). Ketinggian benda dijatuhkan adalah…
A. 10 meter
B. 20 meter
C. 30 meter
D. 40 meter
E. 50 meter
Pembahasan
Diketahui :
t = 2 sekon
g = 10 m/s²
Ditanya :
Ketinggian (h) ?
Jawab :

Jawaban yang benar adalah B.

6. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian X seperti pada gambar berikut. Jika ketinggian bola pada saat pantulan pertama 50 cm dan pantulan kedua 20 cm, maka besar x adalah….
A. 60 cm
B. 70 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm
Pembahasan

Jawaban yang benar adalah D.

7. Perhatikan gambar berikut! Mula-mula bola dilepaskan dari posisi (1) dan setelah menyentuh lantai, bola memantul. Jika g = 10 m.s^-2, maka tinggi h adalah….
A. 74 cm
B. 70 cm
C. 66 cm
D. 64 cm
E. 60 cm
Pembahasan

Jawaban yang benar adalah D.

8. Dari puncak sebuah menara setinggi 45 m dijatuhkan sebuah batu. Jika percepatan gravitasi bumi 10 ms^-2, kecepatan batu pada saat tepat menyentuh tanah adalah…

A. 25 ms^-1
B. 30 ms^-1
C. 35 ms^-1
D. 40 ms^-1
E. 45 ms^-1

Pembahasan
Diketahui :
Tinggi (h) = 45 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya : Kecepatan batu pada saat menyentuh tanah (v_t)
Jawab :
Rumus gerak jatuh bebas :
v_t² = 2 g h
Kecepatan batu pada saat menyentuh tanah :
v_t² = 2 (10)(45) = 900
v_t = √900 = 30 m/s²
Jawaban yang benar adalah B.

9. Sebuah benda jatuh dari puncak menara tanpa kecepatan awal, setelah 2 sekon benda sampai di tanah. Jika g = 10 ms^-2, maka tinggi menara adalah…

A. 40 m
B. 25 m
C. 20 m
D. 10 m
E. 5 m

Pembahasan
Diketahui :
Selang waktu (t) = 2 sekon
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya : Tinggi menara (h)

Jawab :
Rumus gerak jatuh bebas :
h = ½ g t²
Tinggi menara :
h = ½ (10)(2)² = (5)(4) = 20 meter
Jawaban yang benar adalah C.

10. Sebuah benda 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah. Berapa lama waktu yang diperlukan oleh benda untuk mencapai tanah ? (g = 10 ms^-2)
A. 20 sekon
B. 18 sekon
C. 10 sekon
D. 5 sekon
E. 2 sekon
Pembahasan
Massa benda tidak diperhitungkan dalam penyelesaian soal gerak jatuh bebas
Diketahui :
Tinggi (h) = 20 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya : Selang waktu benda mencapai tanah (t)
Jawab :
Rumus gerak jatuh bebas :
h = ½ g t²
Selang waktu benda mencapai tanah :
20 = ½ (10)(t²)
20= (5)(t²)
20/5 = t²
4 = t²
t = √4
t = 2 sekon
Jawaban yang benar adalah E.

11. Dari puncak sebuah menara setinggi 45 m dijatuhkan sebuah batu. Jika percepatan gravitasi bumi 10 ms^-2, kecepatan batu pada saat tepat menyentuh tanah adalah…
A. 25 ms^-1
B. 30 ms^-1
C. 35 ms^-1
D. 40 ms^-1
E. 45 ms^-1
Pembahasan

12. Sebuah benda jatuh dari puncak menara tanpa kecepatan awal, setelah 2 sekon benda sampai di tanah. Jika g = 10 ms^-2, maka tinggi menara adalah…
A. 40 m
B. 25 m
C. 20 m
D. 10 m
E. 5 m
Pembahasan

13. Sebuah benda 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah. Berapa lama waktu yang diperlukan oleh benda untuk mencapai tanah ? (g = 10 ms^-2)
A. 20 sekon
B. 18 sekon
C. 10 sekon
D. 5 sekon
E. 2 sekon
Pembahasan
Massa benda tidak diperhitungkan dalam penyelesaian soal gerak jatuh bebas

14. Buah kelapa dan buah mangga jatuh bersamaan dari ketinggian h₁ dan h₂. Bila h₁ : h₂ = 2 : 1, maka perbandingan waktu jatuh antara buah kelapa dengan buah mangga adalah …
A. 1 : 2
B. 1 : 2√2
C. √2 : 1
D. 2 : 1
E. 2√2 : 1
Pembahasan
Diketahui :
Buah kelapa jatuh dari ketinggian h₁ = 2
Buah mangga jatuh dari ketinggian h₂ = 1
Percepatan gravitasi = g
Ditanya : Perbandingan waktu jatuh antara buah kelapa dengan buah mangga (t₁ : t₂)
Jawab :
Diketahui ketinggian (h) dan waktu (t) sehingga rumus gerak jatuh bebas yang digunakan adalah h = 1/2 g t²

Jawaban yang benar adalah D.

15. Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian h di atas tanah. Setelah sampai di tanah kecepatannya 10 m s^–1, maka waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian 1/2 h dari tanah (g = 10 m s^–2) adalah…
A. 1/2 √2 sekon
B. 1 sekon
C. √2 sekon
D. 5 sekon
E. 5√2 sekon
Pembahasan
Diketahui :
Kecepatan akhir (v_t) = 10 m/s
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Ditanya : Waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian 1/2 h dari tanah
Jawab :
Hitung ketinggian h :
Diketahui v_t dan g, ditanya h sehingga gunakan rumus gerak jatuh bebas v_t² = 2 g h.

Ketinggian 1/2 h = 1/2 (5 meter) = 2,5 meter. Waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian 2,5 meter dari tanah adalah :

16. Perhatikan gambar berikut!
Gerakan kelapa jatuh (gambar I) dan gerak bola yang dilempar vertikal ke atas hingga titik tertinggi oleh seorang siswa (gambar II) memiliki jenis gerak….
Pembahasan
Gambar 1 = gerak jatuh bebas = gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dipercepat
Gambar 2 = gerak vertikal ke atas = gerak lurus berubah beraturan (GLBB) diperlambat
Jawaban yang benar adalah A.

Soal gerak jatuh bebas
1. Buah kelapa terlepas dari tangkainya dan tiba di tanah setelah dua detik. Berapa kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah ? g  = 10 m/s²
Jawaban :
20 m/s
2. Benda jatuh bebas dari ketinggian 20 meter di atas permukaan tanah. Tentukan (a) kelajuan buah kelapa ketika menyentuh tanah (b) Selang waktu buah jatuh hingga tiba di tanah.
g  = 10 m/s²
Jawaban :
(a) = 20 m/s, (b) = 2 sekon
3. Bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Tentukan (a) percepatan benda (b) jarak tempuh selama 5 detik (c) Selang waktu benda mencapai laju 10 m/s
g = 10 m/s²
Jawaban :
(a) = 10 m/s², (b) = 125 meter, (c) 1 sekon

[English : Free fall motion – problems and solutions]