5 Contoh Soal Gerak Vertikal ke Atas, Jawaban, dan Ulasannya

Ilustrasi contoh soal gerak vertikal ke atas. Unsplash.com/Debby-Hudson

Dalam fisika, gerak vertikal ke atas merupakan salah satu bentuk gerak yang dipengaruhi oleh gravitasi. Di dalamnya ada komponen contoh soal gerak vertikal ke atas yang perlu dipahami.

Dikutip dari publikasi.mercubuana.ac.id, Tinjauan Unsur Gerak Vertikal dan Horizontal, ketika suatu benda dilemparkan ke atas, benda tersebut akan mengalami perlambatan karena gravitasi bumi yang menariknya kembali ke bawah.

Contoh Soal Gerak Vertikal ke Atas, Jawaban, dan Ulasan

Ilustrasi contoh soal gerak vertikal ke atas. Unsplash.com/Aaron-Burden

Sebelum membahas contoh soal gerak vertikal ke atas, penting untuk memahami beberapa konsep dasar terkait gerak vertikal ke atas.

Gerak vertikal adalah gerakan yang terjadi pada benda dengan lintasan yang sejajar atau tegak lurus terhadap permukaan bumi. Gerak vertikal ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi yang menarik benda ke arah pusatnya.

Ada dua jenis gerak vertikal, yaitu gerak vertikal ke atas dan gerak vertikal ke bawah.

Pada gerak vertikal, percepatan gravitasi (g) adalah konstan dengan nilai sekitar 9,8 m/s² di permukaan bumi. Faktor-faktor seperti kecepatan awal dan tinggi benda mempengaruhi lintasan geraknya.

Contoh sehari-hari dari gerak vertikal adalah bola yang dilemparkan ke udara dan jatuh kembali ke tanah, atau benda yang jatuh dari ketinggian tertentu.

Berikut ini adalah beberapa persamaan penting yang digunakan dalam soal gerak vertikal:

Persamaan yang sering digunakan dalam gerak vertikal ke atas adalah:

Kecepatan benda di suatu titik waktu:

v = v_0 - g t

h = v_0 t - {1}{2} g t2

v2 = v_02 - 2 g h

1. Contoh Soal 1: Menentukan Ketinggian Maksimum

Soal: Sebuah bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan ketinggian maksimum yang dicapai bola tersebut!

Penyelesaian: Untuk menentukan ketinggian maksimum, dapat menggunakan konsep bahwa pada titik tertinggi, kecepatan benda menjadi nol. Jadi, dapat menggunakan persamaan:

v2 = v_02 - 2 g h

0 = v_02 - 2 g h

0 = (20)2 - 2(9,8) h

400 = 19,6 h

h = {400}{19,6} = 20,41 {meter}

Ulasan: Dari perhitungan di atas, dapat ditemukan bahwa ketinggian maksimum yang dicapai oleh bola adalah 20,41 meter. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan awal yang diberikan, semakin tinggi benda akan naik.

Selain itu, gravitasi yang menarik benda kembali ke bumi menyebabkan benda tersebut melambat hingga akhirnya berhenti sejenak di puncak gerakannya sebelum jatuh kembali.

2. Contoh Soal 2: Menentukan Waktu untuk Mencapai Ketinggian Maksimum

Soal: Bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Berapa lama waktu yang diperlukan bola untuk mencapai ketinggian maksimum?

Penyelesaian: Untuk menentukan waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai ketinggian maksimum, dapat menggunakan persamaan:

v = v_0 - g t

0 = v_0 - g t

0 = 20 - (9,8) t

9,8 t = 20 ]

t = {20}{9,8} 2,04 {detik}

Ulasan: Bola memerlukan waktu sekitar 2,04 detik untuk mencapai ketinggian maksimum. Ini berarti, dalam gerak vertikal, waktu yang diperlukan benda untuk naik ke titik tertinggi dapat dihitung dengan mempertimbangkan kecepatan awal dan percepatan gravitasi.

Semakin besar kecepatan awal, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian maksimum.

3. Contoh Soal 3: Menentukan Waktu Total untuk Kembali ke Tanah

Soal: Bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Berapa lama waktu yang dibutuhkan bola untuk kembali ke tanah?

Penyelesaian: Waktu yang dibutuhkan untuk kembali ke tanah adalah dua kali lipat waktu yang diperlukan untuk mencapai ketinggian maksimum, karena waktu naik dan turun adalah simetris.

Jadi, jika waktu naik adalah 2,04 detik, maka waktu total untuk kembali ke tanah adalah:

t {total} = 2 2,04 = 4,08 {detik}

Ulasan: Waktu total yang diperlukan untuk benda kembali ke tanah adalah dua kali waktu naik.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kecepatan awal benda saat naik sama dengan kecepatan akhirnya saat turun, tetapi dalam arah yang berlawanan. Oleh karena itu, waktu turun adalah sama dengan waktu naik.

4. Contoh Soal 4: Menentukan Kecepatan Setelah Waktu Tertentu

Soal: Sebuah bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan kecepatan bola setelah 1,5 detik!

Penyelesaian: Untuk menentukan kecepatan benda setelah waktu tertentu, dapat menggunakan persamaan:

v = v_0 - g t

v = 20 - (9,8)(1,5)

v = 20 - 14,7

v = 5,3 {m/s}

Ulasan: Kecepatan benda setelah 1,5 detik adalah 5,3 m/s. Ini menunjukkan bahwa kecepatan benda menurun seiring waktu karena diperlambat oleh gravitasi. Pada waktu ini, benda belum mencapai titik tertinggi, karena kecepatan masih positif.

5. Contoh Soal 5: Menentukan Ketinggian Setelah Waktu Tertentu

Soal: Sebuah bola dilemparkan ke atas dengan kecepatan awal 20 m/s. Tentukan ketinggian bola setelah 1,5 detik!

Penyelesaian: Untuk menentukan ketinggian bola setelah waktu tertentu, dapat menggunakan persamaan:

h = v_0 t - {1}{2} g t2

h = (20)(1,5) - {1}{2}(9,8)(1,5)2

h = 30 - {1}{2}(9,8)(2,25)

h = 30 - 11,025

h 18,98 {meter}

Ulasan: Ketinggian bola setelah 1,5 detik adalah sekitar 18,98 meter. Ini menunjukkan bahwa meskipun benda masih bergerak ke atas, bola sudah mendekati titik tertinggi, karena kecepatannya mulai berkurang secara signifikan.

Gerak vertikal ke atas adalah contoh gerak yang sangat dipengaruhi oleh gravitasi, di mana benda yang dilemparkan ke atas akan mengalami perlambatan hingga akhirnya berhenti sejenak di puncak gerakannya.

Dengan menggunakan persamaan fisika yang sesuai, dapat menentukan berbagai aspek gerak vertikal ini, seperti ketinggian maksimum, waktu tempuh, kecepatan, dan posisi benda setelah waktu tertentu.

Dari contoh soal yang telah dibahas, dapat dipahami bahwa semakin besar kecepatan awal benda, semakin tinggi benda akan naik dan semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian maksimum.

Namun, gravitasi selalu bekerja menarik benda kembali ke bumi, yang menyebabkan benda melambat dan akhirnya jatuh kembali.

Penting bagi siswa untuk memahami konsep-konsep dasar ini dan menguasai persamaan yang relevan, sehingga siswa dapat menyelesaikan berbagai jenis soal terkait gerak vertikal ke atas dengan baik.

Memahami soal gerak vertikal ke atas memiliki beberapa manfaat penting, di antaranya:

Demikian daftar contoh soal gerak vertikal ke atas yang dilengkapi ulasannya. Pemahaman yang baik akan membantu dalam memecahkan masalah fisika secara lebih efektif. (Win)

Baca juga: Contoh Soal Teorema Pythagoras dan Penjelasannya