Gerak Vertikal: Pengertian – Ciri – Rumus dan Contoh Soal

Gerak vertikal adalah gerak lurus berubah beraturan atau GLBB. Ciri gerak lurus berubah beraturan adalah kecepatan berubah secara beraturan sebab pengaruh percepatan yang konstan atau tetap dan lintasannya berbentuk garis lurus.

Kecepatan benda yang bergerak vertikal dipengaruh percepatan gravitasi yang bernilai konstan sebesar 9.8 m/s2 sehingga nilai kecepatan berubah secara teratur. Apabila benda bergerak ke atas, maka besar kecepatan benda berkurang secara teratur sementara apabila benda bergerak ke bawah, kecepatan benda akan bertambah secara teratur.

Pengertian Gerak Vertikal

Gerak vertikal adalah gerak benda dengan arah vertikal tegak lurus ke atas. Jika sebuah bola dilempar ke arah atas, maka yang pertama akan terjadi adalah peristiwa gerak vertkal ke atas di mana bola akan berjalan ke atas dengan lintasan lurus. Sesudah itu, bola akan mencapai titik tertinggi dan jatuh dengan gerak bebas di gerak lurus juga.

Macam Gerak Vertikal

Macm gerak vertikal dibagi menjadi 3 yakni gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas serta gerak vertikal ke bawah:

1. Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas merupakan gerak jatuh yang dipengaruhi gaya tarik bumi serta bebas dari hambatan gaya lainnya. Gerak jatuh bebas ini termasuk GLBB yang dipercepat dengan kecepatan awal Vo = nol serta percepatan sebesar percepatan gravitasi [g].

Aplikasi nyata gerak lurus akan berubah beraturan dengan percepatan a positif [gerak lurus dipercepat dengan percepatan a tetap] yakni sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian h meter dengan kecepatan awal nol atau tanpa memakai kecepatan awal.

Percepatan yang terjadi pada benda merupakan percepatan gravitasi bumi g [m/s2]. Lintasan gerak benda tersebut berbentuk garis lurus dan gerak benda ini dinamakan dengan gerak jatuh bebas.

Gerak jatuh bebas diartikan sebagai gerak sebuah benda yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu di atas tanah tanpa adanya kecepatan awal serta dalam geraknya hanya terpengaruh dari gaya gravitasi.

2. Gerak Vertikal Bebas

Materi gerak vertikal ke atas berhubungan dengan materi gerak jatuh bebas atau gerak lurus berubah beraturan. Gerak ertikal ke atas atau GVA benda memiliki kecepatan awal. Benda akan mengalami perlambatan apabila semakin tinggi.

Di ketinggian maksimal, benda akan terhenti sebentar dan akan jatuh ke bawah. Contohnya ketika melempar bola ke atas, maka akan mencapau ketinggian tertentu kemudian jatuh kembali ke tangan.

Karena benda bergerak ke atas, maka benda akan melawan gravitasi sehingga terjadi perlambatan. Percepatan benda bernilai negatif sebab berlawanan arah dengan percepatan gravitasi bumi. Ketika benda sampai ke ketinggian maksimum, maka kecepatan benda sama dengan nol atau kecepatan akhir benda adalah nol. Ini berbeda dengan kasus gerak jatuh bebas yang memiliki nilai nol yakni kecepatan awalnya.

3. Gerak Vertikal ke Bawah

Beda dengan jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah merupakan gerak benda yang dilempar vertikl ke bawah dengan kecepatan awal tertentu. Ini seperti gerak vertikal ke atas, akan tetapi arahnya ke bawah. Dengan begitu, persamaannya sama seperti persamaan di gerak vertikal ke atas kecuali tanda negatif di persamaan gerak vertikal ke atas yang diganti dengan tanda positif.

Ciri Gerak Vertikal

Ciri Gerak vertikal ke Atas

Sebuah benda bisa dikatakan bergerak vertikal ke atas apabila memperlihatkan beberapa ciri, seperti:

• Benda bergerak dengan lintasan berbentuk garis lurus pada arah vertikal.
• Benda bergerak dari titik terendah menuju titik tertinggi.
• Kecepatan benda berubah beraturan yakni semakin turun.
• Kecepatan benda di titik tertinggi yakni ketinggian maksimum sama dengan nol.
• Benda mengalami perambatan [a=-g].

Ciri Gerak Vertikal ke Bawah

Sebenarnya, gerak jatuh bebas adalah gerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal. Ini mengartikan jika ciri vertikal ke bawah tidak jauh dari gerak jatuh bebas. Hal yang membedakan hanya besar kecepatan awalnya saja. Sebuah benda bergerak vertikal ke bawah apabila memiliki beberapa ciri seperti berikut ini:

Benda bergerak atau dilempar dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah.

• Lintasan benda garis lurus pada arah vertikal.
• Perhitungan benda dihitung dari titik tertinggi.
• Percepatan benda sama seperti percepatan gravitasi [a=+g].

Rumus Gerak Vertikal

1. Rumus Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas dapat diperlihatkan suatu benda jatuh tanpa adanya kecepatan awal dari ketinggian h serta dipengaruhi dengan percepatan gravitasi g. Jika secara matematis, maka gerak jatuh bebas bisa ditulis seperti:

Vt = vo +a.t.

Karena vo = 0 dan a = g, maka rumus ini akan berubah menjadi:

Vt = g.t.

Keterangan:

Vt = kecepatan [m/s]

g = percepatan gravitasi [m/s2]

t = waktu [s].

Sedangkan rumus untuk mencari sebuah ketinggian benda [h] dapat mengganti persamaan gerak lurus berubah beraturan. Dengan begitu akan diperoleh persamaan ketinggian benda untuk bergerak jatuh bebas, yakni:

H = ½ g.t2.

Untuk menentukan kecepatan benda yang jatuh secara bebas dari ketinggian h, maka bisa ditentukan dengan memakai rumus:

Vt 2 = 2gh.

2. Rumus Gerak Vertikal ke Atas

Rumus waktu yang dibutuhkan bedan untuk sampai ketinggian maksimum adalah:

V = v₀ –gt

0 = v₀ – gt

Keterangan:

Tmaks = waktu benda untuk sampai di ketinggian maksimal.

Tc = waktu yang dibutuhkan benda untuk jatuh kembali [s].

V_o = Kecepatan awal [m/s]

G = Percepatan gravitasi [10 m/s2].

Y= ketinggian benda [m].

3. Rumus Gerak Vertikal ke Bawah

Persamaan di GVB didapat dari persamaan GLBB.

Vt = V0 + g.t

h = V0t + ½ gt2

Vt2= V02 + 2gh

Keterangan:

Vt = Kecepatan pada saat t (m/s)

V0 = Kecepatan awal (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = ketinggian (m)

t = Waktu(s)

Contoh Soal Gerak Vertikal

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas

Sebuah benda dilepaskan dari ketinggian 20 meter di atas tanah [g = 10 m/s^2]. Berapa kecepatan benda setelah sampai ketinggian 15 meter di atas tanah?.

Diketahui:

H1 = 20 m.

H2 = 15 m.

G = 10 m/s^2.

Ditanyakan:

Vt = ?

Jawaban:

H = h1 – h2

H = 20 – 15

H = 5 m.

Ditentukan kecepatan akhir, yakni:

Vt 2 = 2gh

Vt 2 = 2.10.5

Vt = 100

Vt = akar 100

Vt = 10 m/s

Untuk itu, kecepatan jatuh benda adalah 10 m/s.

Contoh Soal Gerak Jatuh Bebas ke Atas

Seorang anak melempar bola ke atas dengan kecepatan 12 m/s. Pertanyaannya adalah berapa waktu yang dicapai bola untuk sampai ke ketinggian maksimum dan berapa ketinggian yang dicapai bola.

Jawaban:

Diketahui:

Vo: 12 m/s g = 10 m/s2 [a] tmaks = vo:g

Penyelesaian:

Tmaks = 12 : 10 = 1.2 sekon.

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ketinggian maksimum adalah 1.2 sekon.

(b) y = v0t – ½ g t2

y = 12 x 1,2 – ½ x 10 x 1,22

y = 14,4 – 7,2

y = 7,2 m

Untuk itu, ketinggian yang dicapai benda adalah 7.2 meter.

Contoh Soal Gerak Vertikal ke Bawah

Bola dilempar vertikal ke bawah dari sebuah bangunan bertingkat dengan laju awal 10 m/s dan sampai di tanah sesudah 2 sekon. Berapa kelajuan bola saat menyentuh tanah?.

Pembahasan:

Diketahui:

v0 = 10 m/s

t = 2 sekong = 10 m/s2

Pertanyaan: V = ?

Jawaban:

v = v0 + g . t = 10 m/s + 10 m/s2 . 2 s = 10 m/s + 20 m/s = 30 m/s

Untuk itu, kelajuan bola saat menyentuh tanah 30 m/s.