KUMPULAN RUMUS GERAK VERTIKAL KE BAWAH (GVB) DAN PEMBAHASAN

Edukiper.com - Gerak vertikal ke bawah (GVB) adalah salah satu gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Sesuai dengan namanya, gerak vertikal ke bawah bermua dari posisi awal pada ketinggian tertentu. Berbeda dengan gerak jatuh bebas yang kecepatan awalnya sama dengan nol, pada gerak vertikal ke bawah kecepatan awal benda tidak sama dengan nol. Dengan kata lain, benda mengalami sebuah gaya tertentu yang menyebabkan benda bergerak dengan kecepatan tertentu pula. Prinsip atau konsep dasar pada gerak vertikal ke bawah secara umum sama dengan gerak jatuh bebas dan merupakan bagian dari konsep gerak lurus berubah beraturan. Pada kesempatan ini akan dibahas beberapa rumus pada gerak vertikal ke bawah yang umum ditanya dalam soal latihan.

#1 Kecepatan Awal

Pada gambar di atas jelas diperlihatkan perbandingan antara gerak jatuh bebas (GJB) dengan gerak vertikal ke bawah (GVB). Jika dilihat berdasarkan arah gerak dan prinsip geraknya, kedua gerak tersebut sebenarnya sama saja yaitu sama-sama bergerak ke bawah.

Meski demikian terdapat perbedaan yang mendasar yaitu pada kecepatan awalnya. Kalau pada gerak jatuh bebas, kecepatan awal benda sama dengan nol sedangkan pada gerak vertikal ke bawah, kecepatan awal benda tidak sama dengan nol.

Pada beberapa buku secara umum, gerak jatuh bebas dibedakan dari gerak vertikal ke bawah berdasarkan kecepatan awalnya. Tetapi pada sebagian buku, kedua gerak ini digabungkan menjadi satu jenis yaitu gerak vertikal ke bawah. Dalam hal ini, gerak jatuh bebas merupakan gerak vertikal ke bawah yang kecepatan awalnya sama dengan nol.

#2 Percepatan Benda

Sama seperti gerak jatuh bebas, arah gerak vertikal ke bawah juga searah dengan arah gravitasi bumi yaitu menuju pusat bumi. Karena searah dengan gravitasi, maka benda mengalami percepatan sehingga kecepatannya bertambah secara teratur.

Pada gera vertikal ke bawah, benda mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi sehingga percepatan dalam gerak vertikal ke bawah umumnya disimbolkan dengan simbol gravitasi yaitu menggunakan huruf g. Percepatan gravitasinya bernilai positif karena arah gerak searah dengan arah gravitasi.

Baca juga : Kumpulan Rumus Kinematik Gerak Melingkar.

#3 Kecepatan Setelah t Detik

Karena kecepatan awal benda tidak sama dengan nol, maka besar kecepatan benda setelah bergerak selama t detik akan bergantung juga pada besar kecepatan awalnya. Misal benda bergerak dengan kecepatan awal Vo seperti terlihat pada gambar.

Ketika benda mencapai posisi seperti gambar di atas, maka kecepatan benda berubah menjadi Vt yaitu kecepatan benda setelah t detik yang sudah mengalami percepatan. Besar Vt dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Vt = Vo + g.t

Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu (s).

Jika yang diketahui adalah kecepatan awal dan perpindahan benda, maka besar kecepatannya dapat dihitung dengan rumus berikut:

Vt² = Vo² + 2 g h

Keterangan :
Vt = kecepatan setelah t detik (m/s)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = perpindahan benda (m).

#4 Perpindahan Benda

Perpindahan adalah selisih antara posisi akhir dengan posisi awal. Karena pada gerak vertikal perpindahannya juga dalam arah vertikal, maka perpindahan benda menunjukkan perubahan ketinggian sehingga pada gerak vertikal perpindahan biasanya disimbolkan dengan huruf h.

Tapi perlu diingat bahwa h di sini adalah perpindahan dan tidak sama dengan ketinggian. Untuk gerak vertikal ke bawah, perpindahan diukur dari atas (posisi awal) sedangkan ketinggian benda diukur dari bawah (tanah atau lantai).

Besar perpindahan benda pada gerak vertikal ke bawah dapat dihitung dengan rumus berikut:

h = Vo.t + ½ g.t²

Keterangan :
h = perpindahan benda (m)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu (s)

Baca juga : Kumpulan Rumus Kinematika Gerak Lurus.

#5 Ketinggian Benda

Pada gambar di atas ditunjukkan bagaiaman hubungan antara ketinggian benda dan perpindahannya. Misal benda berada pada ketinggian awal ho kemudian bergerak dan mencapai perpidahan sebesar s. Pada titik tersebut, ketinggian benda dilambangkan dengan h'.

Karena perpindahan (s) untuk gerak vertikal umumnya dilambangkan dengan h, maka ketinggian benda setelah bergerak selama t detik dapat dihitung dengan rumus berikut:

h' = ho - h = ho - (Vo.t + ½ g.t²)

Keterangan :
h' = ketinggian benda setelah t detik (m)
ho = ketinggian mula-mula benda (m)
h = perpindahan benda (m)
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
t = waktu (s)

#6 Waktu untuk Mencapai Titik Terendah

Karena benda bergerak dengan kecepatan awal Vo yang tidak sama dengan nol, maka untuk ketinggian yang sama, benda akan lebih cepat mencapai tanah dibanding benda yang bergerak jatuh bebas. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tanah pada gerak vertikal ke bawah dapat dihitung dengan rumus berikut:

½ g.t² + Vo.t - h = 0

Keterangan :
Vo = kecepatan awal benda (m/s)
g = percepatan gravitasi (m/s²)
h = perpindahan benda (m)
t = waktu untuk mencapai tanah (s).

Rumus di atas membentuk persamaan kuadrat sehingga untuk menentukan nilai t kita harus menggunakan prinsip persamaan kuadrat, yaitu mencari akar-akar persamaan kuadrat.

Baca juga : Kumpulan Rumus Gerak Jatuh Bebas (GJB).