10 Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah beserta Pembahasannya

Ilustrasi Buku: Foto:Unsplash/Jonas Jacobsson

Contoh soal gerak vertikal ke bawah beserta pembahasannya menjadi salah satu topik penting yang perlu dipahami oleh siswa, khususnya dalam mata pelajaran fisika.

Gerak vertikal ke bawah merupakan bagian dari gerak lurus berubah beraturan (GLBB) yang terjadi ketika suatu benda bergerak ke arah bawah karena pengaruh gaya gravitasi bumi.

Pemahaman tentang konsep ini tidak hanya membantu dalam menghadapi ujian, tetapi juga memperkuat logika dan kemampuan analisis dalam menyelesaikan masalah sehari-hari yang berkaitan dengan gerak benda.

Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah

Ilustrasi Buku: Foto:Unsplash/Kimberly Farmer

Contoh soal gerak vertikal ke bawah sering dijumpai dalam pembelajaran fisika dan kehidupan sehari-hari, mulai dari benda yang jatuh bebas hingga lemparan vertikal ke bawah.

Memahami konsep ini penting agar kita bisa menghitung kecepatan, waktu tempuh, dan jarak yang ditempuh benda ketika dipengaruhi oleh gravitasi.

Berikut adalah contoh soal gerak vertikal ke bawah, sebagaimana dikutip dari buku Beda Fisika Dasar karya Kurrotul Ainiyah (76:2018).

Contoh Soal 1

Sebuah batu dilemparkan ke dalam sumur dengan kecepatan awal 6 m/s. Jika batu mengenai dasar sumur setelah 3 sekon, hitung:

a. Kecepatan batu saat menyentuh dasar sumur

b. Kedalaman sumur

Diketahui:

v₀ = 6 m/s, t = 3 s, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

a. vₜ = v₀ + g•t = 6 + 10•3 = 36 m/s

b. h = v₀•t + ½•g•t² = 6•3 + ½•10•3² = 18 + 45 = 63 m

Contoh Soal 2

Seorang anak menjatuhkan bola dari gedung bertingkat tanpa kecepatan awal. Jika bola mencapai tanah dalam 2 sekon, hitung tinggi gedung tersebut.

Diketahui:

v₀ = 0, t = 2 s, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

h = v₀•t + ½•g•t² = 0 + ½•10•2² = 20 m

Contoh Soal 3

Sebuah benda jatuh bebas dari ketinggian 45 m. Hitung waktu yang diperlukan untuk mencapai tanah.

Diketahui:

h = 45 m, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

h = ½•g•t² ⇒ 45 = ½•10•t² ⇒ t² = 9 ⇒ t = 3 s

Contoh Soal 4

Sebuah batu dilempar vertikal ke bawah dari tebing setinggi 20 m dengan kecepatan awal 4 m/s. Tentukan waktu yang dibutuhkan batu untuk mencapai dasar tebing.

Diketahui:

h = 20 m, v₀ = 4 m/s, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

h = v₀•t + ½•g•t² ⇒ 20 = 4•t + 5•t² ⇒ 5•t² + 4•t − 20 = 0 ⇒ t = 2 s (nilai positif)

Contoh Soal 5

Sebuah benda dijatuhkan dari ketinggian 80 m. Hitung kecepatan benda saat menyentuh tanah.

Diketahui:

h = 80 m, v₀ = 0, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

vₜ² = v₀² + 2•g•h = 0 + 2•10•80 = 1600 ⇒ vₜ = 40 m/s

Contoh Soal 6

Bola dilempar ke bawah dengan kecepatan 5 m/s dari ketinggian 45 m. Hitung waktu yang diperlukan bola untuk mencapai tanah.

Diketahui:

h = 45 m, v₀ = 5 m/s, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

h = v₀•t + ½•g•t² ⇒ 45 = 5•t + 5•t² ⇒ t² + t − 9 = 0 ⇒ t ≈ 2.37 s

Contoh Soal 7

Sebuah benda jatuh dari ketinggian 50 m. Hitung jarak yang ditempuh benda selama 2 sekon pertama.

Diketahui:

t = 2 s, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

s = ½•g•t² = ½•10•2² = 20 m

Contoh Soal 8

Sebuah batu dilempar ke bawah dari jembatan setinggi 30 m dengan kecepatan 3 m/s. Hitung kecepatan batu saat mencapai sungai.

Diketahui:

v₀ = 3 m/s, h = 30 m, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

vₜ² = v₀² + 2•g•h = 3² + 2•10•30 = 609 ⇒ vₜ ≈ 24.7 m/s

Contoh Soal 9

Seorang anak menjatuhkan bola dari ketinggian 10 m. Hitung waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai tanah dan kecepatannya saat menyentuh tanah.

Diketahui:

h = 10 m, v₀ = 0, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

t = √(2h/g) = √(2•10/10) = √2 ≈ 1.41 s

vₜ = g•t = 10•1.41 ≈ 14.1 m/s

Contoh Soal 10

Benda dilempar ke bawah dari ketinggian 60 m dengan kecepatan awal 8 m/s. Hitung waktu yang dibutuhkan benda untuk sampai ke tanah dan kecepatannya saat menyentuh tanah.

Diketahui:

v₀ = 8 m/s, h = 60 m, g = 10 m/s²

Penyelesaian:

h = v₀•t + ½•g•t² ⇒ 60 = 8•t + 5•t² ⇒ 5•t² + 8•t − 60 = 0 ⇒ t ≈ 3 s

vₜ = v₀ + g•t = 8 + 10•3 = 38 m/s

Dengan mempelajari contoh soal gerak vertikal ke bawah di atas, pembaca dapat memahami konsep gerak benda di bawah pengaruh gravitasi, menghitung kecepatan akhir, jarak tempuh, dan waktu tempuh benda.

Soal-soal ini melatih kemampuan analisis dan penerapan rumus GLBB, yang penting bagi pelajar fisika maupun siapa saja yang ingin memahami fenomena gerak dalam kehidupan nyata.

Latihan yang konsisten akan membantu memperkuat pemahaman, sehingga konsep gerak vertikal ke bawah dapat diaplikasikan dengan tepat dalam berbagai situasi. (YOLAN)