Tugas Terstruktur Fisika

Gerak Jatuh Bebas

DISUSUN OLEH:

Abelio R. (2)

Chrisant L. (6)

Edwin (12)

Steven Goewin (37)

Victorinus S.S. (41)

XMIA 3

SMA KATOLIK SANTU PETRUS

PONTIANAK

2014/2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan

rahmat-Nya yang diberikan kepada tim penulis, maka tugas terstruktur untuk pelajaran Fisika

yang berjudul Gerak Jatuh Bebas dapat selesai tepat waktu.

Adapun karya ilmiah ini dibuat untuk membahas tentang gerak jatuh bebas yang

terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Karya ilmiah ini juga dibuat sebagai salah satu syarat

kenaikan kelas dan sebagai pemenuhan salah satu tugas Fisika.

Dalam pembuatan karya tulis ini, tim penulis banyak sekali mendapat bantuan dari

pihak-pihak lain baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, tim penulis

ingin berterimakasih atas bantuan dari guru bidang studi Fisika, Pak Jimmy; para guru, dan

rekan-rekan siswa kelas XMIA3.

Tim penulis menyadari bahwa karya tulis ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh

karena itu, tim penulis sangat mengharapkan saran dan kritik konstruktif dari para pembaca

yang dapat disampaikan langsung kepada tim penulis agar kedepannya tim penulis dapat

membuat karya tulis yang lebih baik.

Pontianak, 2 November 2014

Tim Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan, kita sering menemukan atau melihat peristiwa gerak jatuh bebas, misalnya peristiwa buah yang jatuh dari pohonnya. Buah tersebut jatuh secara

vertikal dari atas ke bawah.

Gerak jatuh bebas atau GJB adalah salah satu bentuk gerak lurus dalam satu

dimensi yang hanya dipengaruhi oleh adanya gaya gravitasi. Gerak jatuh bebas

merupakan gerak yang mengabaikan gesekan dan perubahan kecil percepatan terhadap

ketinggian. Bila tidak ada gesekan udara, ternyata semua benda yang jatuh pada tempat

yang sama dipermukaan bumi mengalami percepatan yang sama, tidak bergantung

kepada ukuran, berat maupun susunan benda, dan jika jarak yang ditempuh selama

jatuh tidak terlalu besar, maka percepatannya dapat dianggap konstan selama jatuh.

Analogi yang mudah untuk memahami gerak jatuh bebas adalah saat kita

menancapkan dua paku di tanah yang lembut, di mana ketinggian kedua paku tersebut

sama terhadap permukaan tanah. Selanjutnya, jatuhkan sebuah batu (sebaiknya batu

yang permukaannya datar) dengan ketinggian yang berbeda pada masing-masing paku.

Anda akan melihat bahwa paku yang dijatuhi batu dengan ketingian lebih tinggi

tertancap lebih dalam dibandingkan paku yang lain. hal ini menunjukkan bahwa adanya

pertambahan laju atau percepatan pada gerak batu tersebut saat jatuh ke tanah.

1.2 Tujuan

Tujuan kami membuat karya tulis ini adalah untuk :

1. Mempelajari apa itu gerak jatuh bebas

2. Mengetahui apa pengaruh antara jarak yang ditempuh benda terhadap waktu

benda yang jatuh

3. Mengetahui apakah massa suatu benda mempengaruhi laju jatuhnya benda

4. Membuktikan apakah gerak jatuh bebas ini di pengarui oleh berat benda,

permukaan benda, serta ketinggian benda itu dijatuhkan

1.3 Manfaat

Manfaat dari Laporan ini adalah membantu siswa untuk mengerti apa itu gerak jatuh

dan apa yang mempengaruhi gerak jatuh tersebut. Dan dalam melakukan penelitian ini

juga bermanfaat untuk mengasah kekompakan kelompok (ketika melepasakan benda dari

ketinggian tertentu dan menekan tombol stopwatch ketika benda itu tealh dilepaskan),

mengasah kemampuan siswa terhadap laporan dan hasil kerja yang akan dibuat.

BAB II

Landasan Teori

2.1 Gaya Gravitasi

Gaya gravitasi adalah gaya yang dimiliki oleh benda-benda karena massanya. Setiap benda

yang memiliki massa akan menarik benda lain yang memiliki massa. Massa bumi sangat

besar sehingga bumi memiliki gaya gravitasi yang besar pula. Gaya gravitasi ini berupa gaya

tarik, sehingga gravitasi bumi ini mampu menarik benda-benda kecil yang berada

dipermukaan bumi.

Gaya tarik bumi pada suatu benda disebut dengan berat benda. Berat benda ini didapat

didefinisikan sebagai perkalian antara massa benda dengan percepatan gravitasi. Dari

pengukuran diketahui bahwa untuk tempat-tempat yang relatif rendah dari permukaan bumi,

besar percepatan gravitasi relatif konstan. Sehingga sering dianggap percepatan gravitasi

dipermukaan bumi adalah konstan yaitu g = 9,8 m/s2. Selanjutnya berat benda dirumuskan

berikut.

w = m.g

dimana : w= berat (N), g = perecepatan gravitasi (m/s2), dan m = massa (kg)

Gambar di atas menggambarkan berat sebuah balok. Dalam hal ini balok di anggap sebuah

titik sehingga massa balok terpusat pada sumbu diagonalnya. Sedangkan arah berat selalu ke

bawah menuju pusat bumi (tegak lurus bidang).

Hukum tarik-menarik gravitasi Newton dalam bidang fisika berarti gaya tarik untuk saling

mendekat satu sama lain. Dalam bidang fisika tiap benda dengan massa m1 selalu

mempunyai gaya tarik menarik dengan benda lain (dengan massa m2 ). Misalnya partikel

satu dengan partikel lain selalu akan saling tarik-menarik. Contoh yang dikemukakan oleh Sir

Isaac Newton dalam bidang mekanika klasik bahwa benda apapun di atas atmosfer akan

ditarik oleh bumi, yang kemudian banyak dikenal sebagai fenomena benda jatuh.

Gaya tarik menarik gravitasi ini dinyatakan oleh Isaac Newton melalui tulisannya di journal

Philosophi Naturalis Principia Mathematica pada tanggal 5 Juli 1687 dalam bentuk rumus

sebagai berikut:

2.2 Percepatan Gravitasi

Percepatan gravitasi suatu obyek yang berada pada permukaan laut dikatakan

ekivalen dengan 1 g, yang didefinisikan memiliki nilai 9,80665 m/s2. Percepatan

di tempat lain seharusnya dikoreksi dari nilai ini sesuai dengan ketinggian dan juga

pengaruh benda-benda bermassa besar di sekitarnya. Umumnya digunakan nilai

9,81 m/s2 untuk mudahnya.

Nilai percepatan gravitasi diperoleh dari perumusan umum gaya gravitasi antara

dua benda (obyek dan bumi), yaitu

di mana

G adalah konstanta gravitasi

M adalah massa bumi

m adalah massa obyek

r adalah jarak antara titik pusat massa bumi dengan titik pusat massa obyek

Nilai g dapat diukur dengan berbagai metoda. Bentuk-bentuk paling sederhana

misalnya dengan menggunakan pegas atau bandul yang diketahui konstanta-

konstantanya. Dengan melakukan pengukuran dapat ditentukan nilai percepatan

gravitasi di suatu tempat, yang umumnya berbeda dengan tempat lain.

Dalam bidang fisika bumi dikenal pula metoda gravitasi yaitu suatu metoda

pengukuran perbedaan percepatan gravitasi suatu tempat untuk memperkirakan

kandungan tanah yang berada di bawah titik pengukuran. Dengan cara ini dapat

diduga (bersama-sama dengan pemanfaatan metoda fisika bumi lainnya) struktur

dan juga unsur-unsur pembentuk lapisan tanah yang tersusun atas elemen yang

memiliki rapat massa yang berbeda-beda.

2.3 Gerak Jatuh Bebas

Pada masa lampau, gerak benda jatuh ke permukaan tanah merupakan pokok

bahasan yang sangat menarik dalam ilmu filsafat alam. Aristoteles, seorang filsuf,

pernah mengatakan bahwa benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat

dibandingkan benda yang lebih ringan. Pendapat Aristoteles ini mempengaruhi

pandangan orang-orang yang hidup sebelum masa Galileo, yang menganggap bahwa

benda yang massanya lebih besar jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan dan

bahwa laju jatuh benda sebanding dengan massa benda tersebut. Mungkin sebelum

belajar pokok bahasan ini, anda juga berpikiran demikian.

Jatuhkan selembar kertas dan sebuah buku dari ketinggian yang sama. Kertas

diletakkan di atas telapak tangan kiri dan buku diletakkan di atas telapak tangan

kanan. Setelah dijatuhkan, buku tiba lebih dahulu di lantai, sedangkan kertas tiba

kemudian. Sekarang, coba anda letakan kertas di atas buku lalu kertas dan buku

dijatuhkan ke lantai. Kali ini, kertas dan buku tiba secara bersamaan di lantai.

Suatu benda dikatakan mengalami gerak jatuh bebas jika benda tersebut bergerak

tegak lurus menuju pusat bumi dan selama gerakannya, benda mengalami

percepatan gravitasi konstan. Jika jatuh bebas di dekat permukaan bumi maka benda

mengalami percepatan gravitasi bumi konstan sebesar 9,8 m/s2 dan arah percepatan

gravitasi menuju pusat bumi (tegak lurus menuju permukaan bumi). Untuk

mempermudah perhitungan yang dilakukan oleh siswa yang sedang belajar, g

dibulatkan menjadi 10 m/s2.

Terdapat tiga situasi yang berbeda, antara lain :

1. Benda bergerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal (tidak ada vo). Misalnya

buah jatuh dari pohon setelah terlepas dari tangkainya. Arah gerakan selalu ke

bawah dan benda mengalami percepatan karenanya percepatan gravitasi (g)

selalu positif. Dalam buku fisika tertentu disebut gerak jatuh bebas

2. Benda bergerak vertikal ke bawah dengan kecepatan awal tertentu (ada vo).

Misalnya batu yang dilempar vertikal ke bawah. Arah gerakan selalu ke bawah

dan benda mengalami percepatan karenanya g selalu positif. Dalam buku fisika

tertentu disebut gerak vertikal ke bawah.

3. Benda bergerak vertikal ke atas dengan kecepatan awal tertentu. Setelah mencapai

ketinggian maksimum, benda bergerak kembali ke bawah. Misalnya anda melempar

kelereng vertikal ke atas lalu menangkapnya lagi ketika kelereng bergerak ke bawah.

Ketika bergerak ke atas, benda mengalami perlambatan (g negatif), ketika bergerak

ke bawah, benda mengalami percepatan (g positif). Dalam buku fisika tertentu

disebut gerak vertikal ke atas.

Perlu diketahui bahwa jika benda mengalami salah satu dari ketiga kondisi di atas

maka benda tersebut dikatakan bergerak jatuh bebas.

Rumus Gerak Jatuh Bebas

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat : Lapangan Voli SMA Santu Petrus dan Rumah Edwin

Waktu : 30 September 2014 dan 10 November 2014

3.2 Alat dan Bahan

- 1 buah lonceng

- 1 buah kunci motor

- Meteran

- Stopwatch

- 1 buah batu

3.3 Cara Kerja

1. Siapkan 1 buah lonceng, 1 buah kunci motor dan 1 buah batu

2. Ambil meteran untuk mengukur ketinggian yang diinginkan

3. Ambil stopwatch untuk mengukur waktu benda

4. Kemudian ambil lonceng, lalu arahkan pada ketinggian yang diinginkan

kemudian lepaskan lonceng dan pada saat lonceng dijatuhkan, jalankan

stopwatch dan kemudian matikan stopwatch ketika lonceng menyentuh

tanah

5. Ukurlah pada ketinggian yang berbeda

6. Kemudian ulangi langkah tersebut pada kunci motor dan batu

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tabel pengamatan

Nama Objek = Kunci Motor

Massa Objek = 25 gram

Bentuk Objek = -

Nama Objek = Lonceng Kecil

Massa Objek = 200 gram

Bentuk Objek = Bulat

Ketinggian Waktu

180 cm 0,80 s

170 cm 0,72 s

160 cm 0,48 s

150 cm 0,39 s

140 cm 0,34 s

130 cm 0,30 s

100 cm 0,29 s

Ketinggian Waktu

180 cm 0,82 s

170 cm 0,75 s

160 cm 0,50 s

150 cm 0,44 s

140 cm 0,41 s

130 cm 0,40 s

100 cm 0,38 s

Nama Objek = Batu

Massa Objek = 237 gram

Bentuk Objek = Segilima

Ketinggian Waktu

180 cm 0,79 s

170 cm 0,75 s

160 cm 0,73 s

150 cm 0,49 s

140 cm 0,35 s

130 cm 0,28 s

100 cm 0,23 s

4.2 Pembahasan

Setelah kami melakukan percobaan terhadap ketiga benda tersebut,

dengan 3 benda yang massanya berbeda dengan ketinggian yang sama,

dapat kami tarik kesimpulan bahwa Ketinggian berbanding lurus

dengan percepatan gravitasi, semakin tinggi kedudukan batu terhadap

permukaan tanah, semakin besar kecepatan batu tersebut saat hendak

menyentuh permukaan tanah. Dengan demikian, percepatan benda

jatuh bebas bergantung pada ketinggianalias kedudukan benda

terhadap permukaan tanah. Di samping itu, percepatan atau

pertambahan kecepatan benda saat jatuh bebas bergantung juga pada

lamanya waktu. Ketinggian berbanding lurus dengan waktu, benda

yang kedudukannya lebih tinggi terhadap permukaan tanah akan

memerlukan waktu lebih lama untuk sampai pada permukaan tanah

dibandingkan dengan benda yang kedudukannya lebih rendah. Dan

massa tidak mempengaruhi kecepatan jatuh benda. Dan hitungan

secara praktek dan teori tidak jauh beda, jadi hitungan secara praktek

dan teori adalah SAMA.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Gerak Lurus Beraturan (GLB) adalah suatu gerak lurus yang mempunyai

kecepatan konstan.

Setelah dihitung secara praktek dan secara teori dengan menggunakan

rumus

dengan g = 9,81 dapat disimpulkan bahwa pada gerak jatuh

bebas, tidak dipengaruhi oleh massa benda yang mengalami gerak jatuh

bebas tersebut.

Percepatan yang didapat dari percobaan di atas yang menggunakan benda

dengan massa berbeda-beda adalah tidak jauh berbeda. Perbedaan hasil

yang didapat bisa diakibatkan karena terjadinya kesalahan saat melakukan

percobaan.

5.2 Saran

Tidak ada gading yang tidak retak. Begitu pula dengan kami,kami juga

manusia biasa. Kami menyadari bahwa laporan ilmiah kami terdapat

kesalahan. Supaya penelitian kami lebih baik untuk kedepannya, kami

mohon dukungan serta saran yang bersifat mendukung dan bersifat baik

untuk kami. Terima kasih.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.sisilain.net/2012/03/pengertian-gaya-gravitasi-bumi.html

http://ekajom.blogspot.com/2013/06/v-behaviorurldefaultvmlo.html

http://yonaendut.blogspot.com/2010_12_01_archive.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Gravitasi

http://id.wikipedia.org/wiki/Gerak_jatuh_bebas

http://id.wikipedia.org/wiki/Percepatan_gravitasi

LAMPIRAN

Gambar Penelitian

Hitungan Teori

1. 180 cm =

2. 170 cm =

3. 160 cm =

4. 150 cm =

5. 140 cm =

6. 130 cm =

7. 100 cm =