A.
IKHTISAR KONSEP
B.
KOMPETENSI DASAR
1. Meny Menyad adar arii kebesa kebesaran ran Tuhan uhan yan yang g mencip mencipta taka kan n dan dan meng mengatu aturr alam alam
jaga jagad d
raya raya
melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya 2.1.Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; tekun; hati-hati hati-hati;; bertan bertanggu ggung ng jawab; jawab; terbuk terbuka; a; kritis kritis;;
kreati kreatif; f; inoati inoatiff dan peduli peduli
lingkunga lingkungan! n! dalam aktiitas sehari-hari sehari-hari sebagai sebagai wujud implementasi implementasi sikap dalam melakukan percobaan " melaporkan" dan berdiskusi 2.2.Menghargai kerja indiidu dan kelompok dalam aktiitas sehari-hari sebagai wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan #. Menyebutka Menyebutkan n dan dan menjelask menjelaskan an besaran-besara besaran-besaran n fisis fisis pada pada gerak gerak jatuh jatuh bebas. bebas. $. Menyajikan Menyajikan data dan dan grafik hasil percobaa percobaan n untuk untuk menyeli menyelidiki diki sifat sifat gerak gerak benda benda yang yang jatuh bebas.
C.
INDIKATOR
1. Menunjukka Menunjukkan n sikap sikap jujur jujur dan dan bertangg bertanggung ung jawab pada saat melaksan melaksanakan akan percobaa percobaan. n. 2. Menunjuk-k Menunjuk-kan an sikap positif positif (ingin (ingin tahu"dan tahu"dan toleran! toleran! dalam dalam diskusi diskusi kelompok kelompok #. Menjela Menjelaska skan n pengert pengertian ian gerak gerak jatuh jatuh beba bebas. s. $. Mengan Menganalis alisis is persama persamaan an pada pada gerak gerak jatuh jatuh beba bebass %. Menerapkan Menerapkan konsep konsep gerak gerak jatuh jatuh bebas dalam dalam menganali menganalisis sis permasalahan permasalahan sehari-h sehari-hari. ari. &. Menjelaskan Menjelaskan faktor-f faktor-faktor aktor yang yang mempengaru mempengaruhi hi gerak jatuh jatuh bebas di ruang ruang terbuka. terbuka. '. Melakukan Melakukan percobaa percobaan n gerak gerak jatuh jatuh bebas bebas dengan dengan baik baik dan dan benar benar . Mempre Mempresent sentasik asikan an hasil hasil diskusi diskusi denga dengan n benar benar ). Membu Membuat at lapora laporan n tertul tertulis is hasil hasil perco percobaa baan n
D.
BAHAN AJAR GERAK JATUH BEBAS
1.
Pengertian
*enda jatuh tentu tidak asing lagi bagi kita bahkan mungkin kita pernah jatuh dari pohon. *enda jatuh ini merupakan contoh dari gerak lurus dengan percepatan tetap (+,**! yaitu sama dengan percepatan graitasi. graitasi. +erak jatuh bebas atau yang biasa biasa disingkat dengan +* merupakan salah satu bentuk gerak lurus dalam satu dimensi yang hanya dipengaruhi oleh adanya gaya graitasi. ada gerak jatuh bebas kecepatan awal benda bernilai / atau tidak ada kecepatan awal" sehingga gerak jatuh bebas dapat pula diartikan gerak suatu benda yang jatuh dari suatu ketinggian di atas tanah tanpa adanya kecepatan awal dan dalam geraknya hanya dipengaruhi oleh gaya graitasi. . 0ebelum masa +alileo" orang mempercayai pemikiran bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan dan bahwa laju jatuh benda tersebut sebanding dengan dengan berat benda itu. 0elanjutnya 0elanjutnya +alileo menemukan bahwa semua benda akan jatuh dengan percepatan dengan percepatan konstan konstan yang sama jika sama jika tidak ada udara atau hambatan lainnya. +alileo +alileo juga menega menegaska skan n bahwa bahwa semua semua benda benda berat berat atau atau ringan jatuh dengan percepatan yang sama" jika tidak ada udara (hampa (hampa udara!. udara!. kika kika kalian kalian memegan memegang g selemba selembarr kertas kertas secara secara horisontal pada satu tangan dan sebuah benda lain yang lebih berat misal isalny nyaa sebu sebuah ah bola bola di tan tangan gan yang ang lain lain"" dan dan kemud emudia ian n melepaskan kertas dan bola tersebut pada saat yang sama seperti pada gambar a! benda yang lebih berat akan lebih dahulu mencapai tana tanah h
teta tetapi pi jika jika kalia alian n
mengu engula lan ng
perc percob obaa aan n
ini ini
denga engan n
membentuk kertas menjadi gumpalan kecil seperti pada gambar b!" kalian akan melihat bahwa kedua benda tersebut mencapai lantai pada saat yang hampir sama. +alileo yakin bahwa udara berperan sebagai sebagai hambat hambatan an untuk untuk bendabenda-ben benda da yang yang sangat sangat ringan ringan yang yang memiliki permukaan yang luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa"
! Sebuah bola dan kertas yang ring ringan an dija dijatu tuhk hkan an pada pada saat yang sama, b) perco ercoba baa an yan yang sama ama diul diulan angi gi teta tetapi pi deng dengan an kerta ertas s yang yang berb berben entu tuk k um alan.
hambatan udara ini bisa diabaikan. ada suatu ruang di mana udara telah dihisap" maka benda ringan ringan seperti seperti bulu bulu atau atau selemb selembar ar kertas kertas yang yang dipega dipegang ng horio horiontal ntal akan akan jatuh jatuh dengan dengan percepatan yang sama seperti benda yang lain. 0umbangan +alileo yang spesifik terhadap pemahaman kita mengenai gerak benda jatuh bebas dapat dirangkum sebagai berikut “ Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya hambatan udara, semua benda jatuh dengan percepatan konstan yang sama”.
3ita menyebut percepatan percepatan ini percepatan yang disebabkan oleh graitasi pada *umi dan dan dibe diberi ri simbo simboll deng dengan an g " besar besar percepa percepatan tan graitasi graitasi kira-kira kira-kira g 4 )"/ )"/ m5s2 m5s2.. *esar *esar percepatan graitasi g sedikit sedikit berariasi berariasi menurut menurut garis lintang dan ketinggian ketinggian"" tampak pada Tabel 2.1. Tetapi ariasi ini begitu kecil sehingga kita bisa mengabaikannya untuk sebagian besar kasus. 6fek hambatan udara seringkali kecil" dan akan sering kita abaikan. *agaimanapun" hambatan udara akan tampak" bahkan pada benda yang cukup berat jika kecepatannya besar. Tabel Tabel 1.1. percepatan graitasi graitas i pada berbagai lokasi di bumi ,okasi 7ew york 0an fransisko 8ener ikes peak 3hatolistiwa 3utub utara (terhitung!
3etinggian / 1// 1&%/ $#// / /
g (m5s2! )"/# )"// )"')& )"') )"'/ )"#2
Contoh gerak jatuh ea! "a#a$ kehi"u%an !ehari hari &.
8alam kehidupan sehari-hari" banyak kita temukan kejadian alam yang terjadi akibat adanya pengaruh percepatan graitasi. 0emua kejadian ini dapat kita golongkan kedalam gerak jatuh bebas. *eberapa contoh gerak jatuh bebas yang terjadi dalam kehidupan sehari hari yaitu -
+erak +erak sebuah sebuah buah buah kelapa kelapa yang yang tibatiba-tib tibaa lepas lepas dari dari tangk tangkainy ainya. a. ada kasus ini" buah kelapa kelapa itu jatuh tanpa ada yang sengaja menjatuhkannya sehingga kecepatan awal buah kelapa itu tidak ada atau sama dengan nol.
-
*atu *atu yang yang tibatiba-ti tiba ba jat jatuh uh dari dari ata atass jura jurang ng ada ada kasu kasuss ini" ini" batu batu itu jatuh jatuh tanp tanpaa ada ada yang yang senga sengaja ja menj menjatu atuhk hkan anny nyaa sehin sehingg ggaa kecepatan awal batu tersebut tidak ada atau sama dengan nol.
'.
Per!a$aan %a"a gerak jatuh ea!
pada bagian sebelumnya" kita telah belajar persamaan-persamaan gerak lurus berubah beraturan. 3etika membahas benda-benda yang jatuh bebas kita bisa memakai persamaan dimana untuk a kita gunakan nilai g nilai g yang yang telah diberikan. 0elain itu" karena gerak tersebut ertikal" ertikal" kita akan mengganti mengganti x x dengan h dan menempatkan h0 ditemp ditempat at x0. 0ecara umum gerak yang hanya dipengaruhi oleh gaya graitasi memiliki persamaan
4 / gt 1
h 4 /t
2
gt2
2 4 /2 2gh akan tetapi khusus untuk gerak jatuh bebas diperlukan syarat tambahan yaitu v0 = 0 sehingga persamaan diatas akan menjadi 4 gt ..................... (1! 1
h4
2
gt2 ................... (2!
2 4 2gh ................. ................. (#!
8engan / kecepatan awal (m5s! kecepatan akhir (m5s! g percepatan graitasi (m5s2! h jarak tempuh benda5ketinggian (m! t waktu (s!
Contoh soal dan pembahasan : 1. 0ebuah 0ebuah batu jatuh jatuh dari dari keting ketinggian gian 2/ meter. meter. *erapaka *erapakah h waktu waktu yang diperlu diperlukan kan batu tersebut untuk mencapai tanah 9 8iketahui 8iketahui h 4 2/ m ; g 4 1/ m5s2 8itanya waktu yang dibutuhkan batu tersebut agar bisa mencapai tanah (t! 9 awab berdasarkan soal" persamaan yang paling cocok untuk mencari waktu tempuh adalah v2 = 2gh. 8engan memasukkan masing-masing nilai dari g dan h" maka hasilnya adalah 2 4 2gh 2 4 2 : 1/ m5s2 : 2/ m 2 4 $/ 4
400 √ 400
4 2/ m5s
*.
(ra)k %a"a gerak jatuh ea!
+erak suatu benda dapat digambarkan digambarkan dalam bentuk graik. ada gerak jatuh bebas" ada beberapa hubungan yang bisa kita gambarkan secara graik. beberapa bentuk graik yang bisa digambarkan pada gerak jatuh bebas yaitu 1. Gravik v-t
0emaki 0emakin n lama lama suatu suatu benda benda mengal mengalami ami gerak gerak jatuh jatuh bebas bebas maka maka kecepat kecepatan an yang yang dialami oleh benda tersebut juga akan semakin besar . benda yang dijatuhkan dari jarak 1// meter membutuhkan waktu tempuh yang lebih besar bila dibandingakn dengan benda yang dijatuhkan dari jarak 1/ meter.
ada ada grafik grafik disamp disamping ing ini dapat dapat kita kita lihat lihat hubung hubungan an
v (m/s)
antara antara kecepa kecepatan tan (! dengan dengan waktu waktu (t!. *erdasa *erdasarka rkan n grafik tersebut dapat kita lihat jika besarnya kecepatan yang yang diala dialami mi sebua sebuah h bend bendaa yang yang meng mengala alami mi gera gerak k jatuh bebas adalah sebanding dengan besar waktu t (s) Gravik hubungan kecepatan terhadap waktu pada gerak jatuh bebas tempuh benda tersebut.
1. Gravik ss-t s
0emakin besar jarak yang ditempuh oleh suatu benda yang mealakukan gerak jatuh bebas maka waktu yang dibutuhkan benda tersebut untuk bisa sampai ketanah juga akan semakin besar. 0ebagai contoh" waktu yang dibutuhkan sebuah benda untu untuk k mene menem mpuh puh jara jarak k 1// 1// mete meterr akan akan lebi lebih h keci kecill bila bila diband dibanding ingkan kan dengan dengan waktu waktu yang yang dibuhk dibuhkan an sebuah sebuah benda benda
t
untuk menempuh jarak 1/ meter . Gravik hubungan jarak terhadap waktu pada gerak jatuh bebas
Contoh soal dan pembahasan : 1. 0ebuah 0ebuah benda dijatuhk dijatuhkan an dari suatu suatu tempat dengan dengan ketingg ketinggian ian yang berbeda berbeda (lihat (lihat tabel!. tabel!. 3etinggian (meter!
1//
)/
/
'/
%/
%$$/
#%
...
...
...
...
a. *erapa *erapakah kah besar besar kecep kecepatan atan bend bendaa pada seti setiap ap keadaa keadaan n9 b. +ambarkan graik s-t dan -t untuk keadaan diatas = awab a. *esa *esarr kecep kecepata atan n tiap tiap kea keada daan an 3etinggian (meter!
1//
)/
/
'/
%/ 2
$' 1")1
$% 1"''
$2 1"&&
b. +ambar grafiknya - +rafik fik s-t
- grafik -t v
s # 1%%
1,"1 1,!!
"%
1,
'% !%
t &#
&$
&!
%$&#
t &$
&!
%$Tuga!
+.
1. >pa yang yang dimak dimaksud sud deng dengan an gerak gerak jatuh jatuh bebas bebas99 2. *enda > dan benda benda * memiliki memiliki bentuk dan dan massa yang yang sama dan mengalam mengalamii gerak jatuh jatuh bebas. ika benda > dijatuhkan pada tempat dengan ketinggian 2/ meter sedangkan benda * dijatuhkan pada ketinggian 2%// m. *agaimanakah percepatan yang dialami oleh kedua benda 9 jelaskan jawabannya = #. 0ebu 0ebuah ah bend bendaa bera berada da pada pada keti keting nggi gian an
x
m di atas permukaa permukaan n tanah tanah kemudi kemudian an
mengalami jatuh bebas ( g 4 1/ m5s2!. ika kecepatan kecepatan benda saat tepat menyentuh menyentuh tanah adalah 2% m5s. *erapakah nilai x nilai x 9
-.
Da,tar Pu!taka
0umarsono" oko. 2//). ?isika untuk 0M>5M> kelas @. akarta usat erbukuan" Aandayani"0r Aandayani"0rii dan >ri 8amari. 2//). 2//). ?isika untuk 0M>5M> kelas kelas @. akarta usat erbukuan"
