Rangkuman Fisika tentang Kinematika Gerak

& 1. Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Suatu benda dikatakan bergerak jika benda tersebut berubah posisi atau berpindah tempat. Perpindahan atau perubahan posisi benda bersifat relatif terhadap titik acuan. Suatu benda dapat dikatakan bergerak berdasarkan acuan tertentu tetapi bisa saja benda tersebut tidak bergerak berdasarkan acuan yang lain. Misalnya, seorang guru memegang spidol dan berjalan dari pintu ke kursi guru. Dalam hal ini, spidol dikatakan bergerak jika acuannya pintu dan dikatakan tidak bergerak jika acuannya tangan guru.

Definisi Gerak Lurus Beraturan (GLB)

Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak yang lintasannya berupa garis lurus dan dengan kecepatan yang tetap. Karena kecepatannya tetap, maka benda yang bergerak lurus beraturan tidak mengalami percepatan. Dengan kata lain, percepatan pada gerak GLB sama dengan nol.

Karena tidak memiliki percepatan, maka pada gerak lurus beraturan berlaku hukum Newton yang pertama yaitu benda akan cenderung tetap diam atau bergeral lurus beraturan jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol.

∑F = 0

Konsep ini sangat penting untuk dingat karena hukum Newton banyak digunakan dalam menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan kinematika gerak lurus. Ketika menganalisis kinematika gerak lurus, biasanya kita akan melihat gaya-gaya yang bekerja pada benda. Dalam hal ini, kejelian dalam menentukan hukum Newtom mana yang berlaku menjadi sangat penting.

Sebenarnya mudah saja untuk melihat hukum Newton mana yang berlaku. Konsepnya, kalau benda tidak bergerak atau bergerak tetapi tidak punya percepatan, maka hukum Newton pertamalalah yang berlaku. Sebaliknya, kalau benda bergerak dengan kecepatan berubah dan memiliki percepatan, maka hukum newton kedualah yang berlaku.

Pada GLB, kecepatan benda secara umum sama dengan kelajuan benda. Begitupula jarak dan perpindahannya. Akan tetapi, ketika benda bergerak lurus dengan perubahan arah kecepatan, maka besar kecepatan tidak sama dengan besar kelajuan dan biasanya lebih kecil dari kelajuan benda. Hal itu terjadi karena perpindahan benda juga lebih kecil dari jarak tempuhnya.

Pada kenyataannya, tidak ada benda yang benar-benar bergerak lurus beraturan dalam waktu yang lama. Biasanya benda bergerak lurus beraturan dalam kurun waktu tertentu sebelum akhirnya mengalami perlambatan atau percepatan.

Ciri-Ciri Gerak Lurus Beraturan (GLB) 

Benda dikatakan bergerak lurus beraturan jika menunjukkan beberapa ciri-ciri, sebagai berikut :

1. Lintasan berupa garis lurus atau masih bisa dianggap sebagai lintasan yang lurus
2. Kecepatan benda tetap atau konstan
3. Tidak memeliki percepatan (a = 0)
4. Panjang lintasan yang ditempuh sama dengan luas grafik v-vs-t.
5. Kecepatan berbanding lurus dengan perpindahan dan berbanding terbalik dengan waktu.

Lintasan berupa garis lurus bukan berarti harus lurus dan datar. Benda yang bergerak dengan kecepatan tetap di bidang miring juga dikatakan bergerak lurus beraturan karena lintasannya berupa grais lurus meskipun dalam posisi miring. Begitu pula halnya ketika benda bergerak dengan kecepatan tetap hingga jarak tertentu kemudian berbelok ke kanan dengan kecepatan yang tetap pula, maka kedua gerak itu juga merupakan GLB.

Yang paling penting dan harus diingat adalah, ketika benda bergerak lurus beraturan, benda tidak mengalami percepatan. Artinya gerak benda tidak akan menjadi semakin cepat atau semakin lambat. Dengan kata lain, benda tidak tidak dipercepat ataupun tidak perlambat dan bergerak dengan kelajuan yang sama di semua titik. Ketika benda mengalami percepatan di titik atau waktu tertentu, maka benda sudah tidak lagi bergerak lurus beraturan.

Ketika percepatan yang dialami benda bersifat konstan (ama besar setiap waktu), maka benda bergerak lurus berubah beraturan. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan yang berubah-ubah, maka benda dikatakan bergerak lurus berubah tidak beraturan.

Rumus Umum Gerak Lurus Beraturan (GLB) 

Rumus GLB berikut ini merupakan rumus umum gerak lurus yang prinsipnya juga digunakan dalam gerak lurus berubah beraturan dan gerak parabola.

v =  s  =  perpindahan t waktu

Keterangan :
v = kecepatan benda (m/s)
s = perpindahan = posisi akhir - posisi awal (m)
t = waktu tempuh (s)

Selain kecepatan, pada gerak lurus adakalanya kita diminta untuk menghitung kelajuan. Rumus kelajuan pada dasarnya sama dengan rumus kecepatan di atas, hanya saja besaran yang digunakan berbeda.

v =  s  =  jarak tempuh t waktu

Keterangan :
v = kelajuan benda (m/s)
s = jarak = panjang lintasan total yang dilalui benda (m)
t = waktu tempuh (s)

Meski rumusnya terlihat sama, adakalanya besar kelajuan dan kecepatan benda hasilnya tidak sama. Yang menjadi perbedaan dari kedua rumus tersebut antara lain terletak pada jenis besarannya dan cara menentukannya.

Kecepatan dan perpindahan merupakan besaran vektor sehingga harus memperhatikan arah, sedangkan kelajuan dan jarak merupakan besaran skalar yang hanya memiliki nilai. Pada sebagain buku,simbol kecepatan biasanya diberi garis atas untuk menandakan bahwa kecepatan merupakan besaran vektor.

Perbedaan lainnya yang penting untuk diperhatikan adalah cara mementukan besar perpindahan dan jarak. Besar perpindahan merupakan jarak terdekat antara posisi akhir dan posisi awal. Jadi, untuk menentukan besar perpindahan kita harus melihat posisi awal dan posisi akhir benda. Posisi tersebut dipengaruhi oleh arah gerak.

Jarak tempuh benda merupakan panjang lintasan total yang dilalui benda. Jadi, jarak yang ditempuh benda adalah panjang semua lintasan yang telah dilaluinya tidak peduli bagaimana arahnya. Untuk menentukan panjang jarak tempuh kita hanya harus menjumlahkan semua panjang lintasan dari titik awal gerak hingga titik akhir berhenti.

Bentuk Grafik Gerak Lurus Beraturan (GLB) 

Karena kecepatan benda tetap di setiap waktu, maka grafik v-vs-t pada gerak lurus beraturan berupa grafik gurus lurus seperti gambar di bawah ini :
Pada gambar di atas jelas terlihat bahwa kecepatan benda selalu tetap dengan bertambahnya waktu. Sedangkan jarak atau perpindahan benda dapat kita tentukan dengan menghitung luas grafiknya yang dalam hal ini merupakan luas persegi.

Jika grafik yang diketahui adalah grafik v-vs-t, maka kita bisa menghitung besar jarak yang ditempuh benda. Sebaliknya, jika grafik yang diketahui adalah grafik s-vs-t, maka kita bisa menghitung besar kecepatan benda.
Kecepatan benda dapat kita hitung dengan rumus berikut :

v = tan α = Δs Δt

Dengan :
v = kecepatan benda (m/s)
Δs = perubahan posisi (m)
Δt = perubahan waktu (s)

& 2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) merupakan salah satu subtopik dari kinematika gerak lurus yang banyak diaplikasikan. GLBB termasuk jenis gerak lurus yang banyak kita temukan dalam kehidupan sehai-hari sehingga lebih mudah untuk dipahami. Selain itu, konsep gerak lurus berubah beraturan juga sering digunakan dalam topik fisika yang lain seperti usaha, energi, momentum, dan sebagainya.

Hal itulah yang membuat gerak lurus berubah beraturan menjadi topik penting yang harus kita pahami karena jika tidak menguasai konsep GLBB maka kita akan mengalami kesulitan di beberapa topik lanjutan yang berhubungan. Misalnya saja saat menentukan energi kinetik suatu benda yang bergerak GLBB. Jika kita tidak tahu rumus menentukan kecepatan akhir benda, maka kita tidak bisa menentukan enegi kinetik akhirnya.

Definisi Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Sesuai dengan namanya, gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak pada lintasan berupa garis lurus yang kecepatannya berubah secara teratur. Kecepatan benda dapat berubah secara teratur karena benda mengalami percepatan atau perlambatan yang konstan atau tetap. Jadi, gerak lurus berubah beraturan juga dapat diartikan sebagai gerak lurus yang percepatannya tetap.

Percepatan merupakan besaran yang menyatakan perubahan kecepatan per satuan waktu dan biasa disimbolkan dengan huruf a. Jadi, secara matematis besar percepatan suatu benda dapat ditulis sebagai berikut :

a = Δv  = dv Δt dt

Keterangan :
a = percepatan benda (m/s²)
Δv = v_t - v_o = perubahan kecepatan benda (m/s)
Δt = perubahan waktu (s)

Meskipun dinamakan percepatan, akan tetapi percepatan tidak hanya menyatakan kenaikan kecepatan. Karena percepatan digunakan untuk menyatakan perubahan kecepatan, maka bisa saja kecepatannya naik atau turun. Berdasarkan kenyataan tersebut, maka umumnya percepatan terdiri dari dua jenis yaitu percepatan positif dan percepatan negatif.

Percepatan bernilai positif jika percepatan tersebut menyebabkan kecepatan meningkat. Dalam hal ini, percepatan berfungsi sesuai dengan namannya yaitu mempercepat. Sedangkan percepatan negatif merupakan percepatan yang bernilai negatif yaitu percepatan yang menyebabkan kecepatan benda menurun. Dalam hal ini, percepatan negatif seringjuga disebut perlambatan.

Ciri-ciri Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) 

Suatu benda dikatakan bergerak lurus berubah beraturan jika menunjukkan ciri-ciri sebagai berikut :

1. Lintasan berupa garis lurus atau lintasan yang masih bisa dianggap lurus
2. Kecepatan benda berubah secara teratur (naik atau turun)
3. Benda mengalami percepatan tetap (a = konstan)
4. Grafik v-vs-t miring ke atas atau ke bawah

Adakalanya dalam soal tidak disebutkan percepatan atau perlambatan dan hanya diketahui kecepatan awalnya saja. Dalam hal ini kita harus jeli dalam mengelompokkan jenis gerak benda apakah termasuk GLBB atau GLB.

Beberapa contoh GLBB yang sering muncul dalam soal dan tidak pernah menunjukkan keterangan tentang ciri-ciri di atas adalah gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke atas, gerak vertikal ke bawah, gerak parabola pada bagian sumbu y dan sebagainya.

Pada kasus gerak benda jatuh bebas atau gerak vertikal, kita harus langsung tahu bahwa gerak tersebut merupakan gerak lurus berubah beraturan karena gerak benda dipengaruhi oleh percepatan gravitasi yang berfungsi menaikkan atau menurunkan kecepatan benda.

Jadi, kalaupun ciri-ciri gerak lurus berubah beraturan tidak dideskripsikan secara eksplisit di dalam soal, kita harus sudah tahu mengelompokkannya. Cara termudah untuk memahaminya yaitu lihat kata kunci yang mengarah pada ciri-ciri GLBB misalnya 'berhenti', 'kecepatan akhir', 'percepatan gravitasi', 'ketinggian maksimum', 'kecepatan setelah t detik' dan sebagainya.

Rumus Umum Gerak Lurus Berubah Beraturan GLBB 

Pada GLBB ada tiga rumus utama yang harus kita ingat dan pahami. Ketiga rumus ini sangat berguna karena seringkali digunakan dalam soal-soal lanjutan misalnya tentang momentum, daya, usaha, energi, dan sebagainya. Berikut rumus utama GLBB :

Keterangan :
Tanda ± disesuaikan dengan percepatannya. Jika percepatan negatif dan kecepatan benda turun, maka gunakan tanda kurang (-). Sebaliknya, jika percepatan positif dan kecepatan benda naik, maka gunakan tanda tambah (+).

Jika kita analisi berdasarkan rumus yang pertama, maka jelas terlihat bahwa jika benda mengalami percepatan negatif (perlambatan), maka kecepatan pada detik ke-t atau kecepatan akhir benda akan lebih kecil dari kecepatan awalnya. Sebaliknya, jika benda mengalami percepatan, maka kecepatan pada detik ke-t pasti akan lebih besar dari kecepatan awalnya. 

Bentuk Grafik v-vs-t GLBB

Grafik v-vs-t berbentuk seperti trapesium atau segitiga karena kecepatannya berubah. Berikut bentuk grafik GLBB untuk benda dipercepat dan diperlambat.
Dari gambar di atas jelas terlihat bahwa kecepatan benda naik atau turun secara teratur tiap satuan waktu sehingga pada contoh di atas, grafiknya berbentuk seperti trapesium. Dari grafik di atas, kita bisa menentukan besar perpindahan benda dengan rumus berikut :

s = luas grafik = luas trapesium

& 3. Gerak Jatuh Bebas

Gerak Jatuh Bebas (GJB). Pada artikel sebelumnya kita telah membahas tentang pengertian, ciri-ciri, dan rumus umum gerak lurus berubah beraturan. Kali ini kita akan membahas tentang gerak jatuh bebas yang merupakan salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Secara umum, gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal terdiri dari tiga jenis yaitu gerak jatuh bebas, gerak vertikal ke bawah, dan gerak vertikal ke atas. Pada prinsipnya, gerak jatuh bebas sama saja dengan gerak vertikal ke bawah namun ada sedikit perbedaan yang membuat gerak jatuh bebas jadi lebih mudah dianalisis.

Definisi Gerak Jatuh Bebas

Gerak jatuh bebas adalah gerak lurus berubah beraturan dengan kecepatan awal nol dan mengalami percepatan sebesar percepatan gravitasi (a = g). Dengan kata lain, gerak jatuh bebas adalah gerak benda dalam arah vertikal tanpa kecepatan awal.

Gerak jatuh bebas dapat terjadi karena pengaruh gaya gravitasi misalnya buah yang jatuh dari pohonnya, atau bisa juga karena kegiatan manusia misalnya bola dijatuhkan dari suatu gedung dengan ketinggian tertentu tanpa diberi kecepatan awal.

Berbicara mengenai gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal tidak terlepas dari adanya gaya gravitasi. Perubahan kecepatan yang dialami benda ketika jatuh bebas terjadi karena adanya perngaruh gravitasi bumi. Benda yang jatuh akan bergerak semakin cepat dari kecepatan nol hingga kecepatan maksimum sesaat sebelum menyentuh bumi.

Konsep dasar yang harus kita ingat pada gerak jatuh bebas adalah benda yang bergerak jatuh bebas akan mengalami percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Pertambahan kecepatan tersebut terjadi karena gerak benda searah dengan gaya gravitasi bumi. Jadi, percepatan pada gerak jatuh bebas selalu bernilai positif yaitu sebesar percepatan gravitasi (a = g = 9,8 m/s²).

Sebenarnya ketika benda bergerak jatuh bebas, ada gaya gesekan antara benda dengan udara dan gaya tersebut seharusnya menghambat pergerakan benda. Sehingga gaya gesekan tersebut berlawanan arah dengan gaya gravitasi yang dialami benda. Akan tetapi, dalam kinematika gerak lurus, biasanya gaya gesekan tersebut diabaikan, sehingga gerak benda hanya dipengaruhi oleh percepatan gravitasi.

Ciri-ciri Gerak Jatuh Bebas

Selain percepatan, kita juga harus memperhatikan lintasan benda. Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak dalam arah vertikal, maka perpindahan benda juga terjadi dalam arah vertikal sehingga perpindahan benda lebih sering disimbolkan dengan h atau ketinggian.

Akan tetapi perlu diingat bahwa gerak jatuh bebas dimulai dari ketinggian tertentu ke permukaan yang lebih rendah atau permukaan tanah. Jadi, ketinggian (h) yang digunakan untuk menyatakan perpindahan benda dihitung dari atas atau dari ketinggian awal ketika benda jatuh bukan dari bawah seperti menghitung ketinggian pada umumnya.

Suatu benda akan dikatakn bergerak jatuh bebas jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda jatuh dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah
2. Gerak benda dalam arah vertikal dan lintasan berupa garis lurus
3. Kecepatan awal benda sama dengan nol (v_o = 0)
4. Perpindahan benda dalam arah vertikal
5. Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi (a = +g)

Pada gerak jatuh bebas, berlaku hukum kekekalan energi mekanik sehingga energi mekanik di titik tertinggi (titik awal jatuh) akan sama dengan energi mekanik benda di titik terendah. Prinsip kekekalan energi mekanik ini biasanya dapat kita manfaatkan untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan kinematika gerak lurus dan usaha.

Pada poin ketiga ciri-ciri gerak jatuh bebas dinyatakan bahwa kecepatan awal benda sama dengan nol. Lalu bagaimana jika kecepatan benda tidak sama dengan nol? Jika kecepatan awal benda tidak sama dengan nol maka gerak tersebut bukan tergolong gerak jatuh bebas melainkan gerak vertikal ke bawah. Tapi, gerak jatuh bebas bisa juga kita sebut sebagai gerak vertikal ke bawah karena sama-sama bergerak ke bawah dalam arah vertikal.

Rumus Umum Gerak Jatuh Bebas

Karena gerak jatuh bebas merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasar gerak jatuh bebas sama dengan rumus dasar GLBB. Hanya saja karena percepatan dan perpindahan dinyatakan dalam besaran yang berbeda, maka ada perubahan simbol seperti berikut :


Perhatikan kedua rumus utama di atas. Perhatikan bahwa pada gerak jatuh bebas (GJB), percepatannya selalu positif sehingga tidak ada tanda plus minus (±) seperti pada GLBB. Kemudian perhatikan pula simbol besaran yang berbeda. Meski berbesa simbol, pada dasarnya simbol tersebut digunakan untuk besaran yang sama.

Selanjutnya yang harus kita perhatikan, karena pada gerak jatuh bebas tidak ada kecepatan awal, maka kecepatan awalnya sama dengan nol sehingga rumus utama gerak jatuh bebas bisa disederhanakan lagi menjadi :

vt = g.t vt2 = 2.g.h h = ½.g.t2

Dari rumus v_t² = 2.g.h, maka diperoleh rumus menghitung kecepatan setelah t detik yang sering digunakan dalam menyelesaikan soal gerak jatuh bebas yaitu :

vt = √2.g.h

Rumus gerak jatu bebas yang ketiga (h = ½.g.t²), biasanya digunakan untuk menghitung ketinggian atau kedalaman jurang. Biasanya untuk menghitung kedalaman jurang, kita bisa menjatuhkan suatu benda kemudian mencatat waktu yang dibutuhkan oleh benda untuk sampai ke dasar jurang. Tentu saja kita harus menggunakan benda tertentu yang bisa memberi tanda bahwa benda tersebut telah menyentuh tanah misalnya adanya bunyi dan sebagainya.

& 4. Gerak Vertikal

Gerak Vertikal ke Atas

Gerak vertikal ke atas termasuk salah satu contoh gerak lurus berubah beraturan dalam arah vertikal. Sebelumnya kita telah membahas contoh gerak lurus berubah beraturan yang lain yaitu gerak jatuh bebas. Pada dasarnya gerak vertikal ke atas dan gerak jatuh bebas memiliki prinsip dasar yang sama, hanya saja karena ada sifat khusus yang menjadi ciri khas masing-masing gerak, maka ada beberapa perbedaan dalam penggunaan rumus dan besarannya. Salah satu perbedaan yang bisa kita lihat dengan jelas antara kedua jenis gerak tersebut adalah arah geraknya.

Definisi Gerak Vertikal ke Atas

Sesuai dengan namanya, gerak vertikal ke atas adalah gerak benda dengan lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal. Idealnya, agar dapat bergerak ke atas, maka benda harus memiliki kecepatan awal. Jadi, gerak vertikal ke atas merupakan gerak benda dengan kecepatan awal tertentu.

Kecepatan benda yang bergerak vertikal ke atas berubah secara teratur. Perubahan tersebut berupa penurunan kecepatan akibat pengaruh gaya gravitasi. Karena arah gerak melawan arah gaya gravitasi bumi, maka benda yang bergerak vertikal ke atas memiliki percepatan negatif atau perlambatan sebesar percepatan gravitasi (a = -g).

Pada gerak vertikal ke atas, konsep dasar yang harus kita ingat adalah kecepatan benda pada titik tertinggi adalah nol. Dengan kata lain, ketika benda mencapai ketinggian maksimum, maka benda akan diam sesaat sebelum akhirnya jatuh kembali. Konsep ini merupakan kunci penting dalam menganalisis soal-soal gerak vertikal dan gerak parabola.
Setelah mencapai ketinggian maksimum, benda akan kembali bergerak ke bawah (ke tanah). Dalam tahap ini, gerak benda merupakan gerak jatuh bebas. Dengan begitu, konsep dan rumus gerak jatuh bebas bisa kita gunakan. Ingat, kecepatan awal pada gerak jatuh bebas adalah nol.

Konsep lain yang tidak kalah penting pada gerak vertikal ke atas adalah waktu tempuh. Pada gerak vertikal ke atas, waktu yang digunakan untuk mencapai titik tertinggi akan sama dengan waktu yang digunakan untuk kembali ke tanah (dengan catatan, titik awal gerak adalah tanah). Jadi, waktu yang dihabiskan benda untuk melayang di udara adalah dua kali waktu yang digunakannya untuk mencapai titik tertinggi.

Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Atas

Sebagaimana yang telah disebutkan di atas, bahwa gerak vertikal ke atas biasanya akan menjadi gerak jatuh bebas setelah benda mencapai ketinggian maksimum. Jadi, kalau kita lihat secara keseluruhan dari awal benda bergerak hingga kembali ke posisinya, maka ada dua jenis gerak yaitu gerak vertikal ke atas dan gerak jatuh bebas.

Ciri-ciri dan rumus gerak jatuh bebas telah kita bahas pada artikel sebelumnya. Pada kesempatan ini kita hanya akan melihat ciri-ciri gerak vertikal ke atas sampai mencapai ketinggian maksimum. Karena benda bergerak dalam arah vertikal dan mencapai ketinggian maksiumum, maka perpindahan benda sama dengan ketinggiannya.

Dalam hal perpindahan kita harus memperhatikan perbedaan antara gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke atas. Kalau pada gerak jatuh bebas, ketinggian dihitung dari titik atas (titik awal benda dijatuhkan) sedangkan pada gerak vertikal ke atas, ketinggian dihitung dari bawah (titik awal benda bergerak ke atas). Jadi, pada gerak vertikal ke atas, ketinggian (h) yang digunakan untuk menyatakan perpindahan diukur sebagaimana umumnya.

Suatu benda dikatakan bergerak vertikal ke atas jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda bergerak dengan lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal
2. Benda bergerak dari titik terendah ke titik tertinggi
3. Kecepatan benda berubah secara teratur (semakin menurun)
4. Kecepatan benda pada titik tertinggi (ketinggian maksimum) sama degan nol
5. Benda mengalami perlambatan (a = -g)

Sama seperti gerak jatuh bebas, pada gerak vertikal ke atas juga berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Energi mekanik di setiap titik sepanjang lintasannya akan sama besar. Energi kinetik terbesar berada pada titik terendah sedangkan energi kinetik tertinggi berada pada titik tertinggi.

Rumus Dasar Gerak Vertikal ke Atas

Karena gerak vertikal ke atas merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasar gerak vertikal ke atas sama dengan rumus dasar GLBB. Hanya saja karena percepatan dan perpindahan dinyatakan dalam besaran yang berbeda, maka ada perubahan simbol seperti berikut :


Perhatikan kedua rumus utama di atas. Perhatikan bahwa pada gerak vertikal ke atas (GVA), percepatannya bernilai negatif sehingga tidak ada tanda plus minus (±) seperti pada GLBB. Kemudian perhatikan pula simbol besaran yang berbeda. Meski berbeda simbol, pada dasarnya simbol tersebut digunakan untuk menyatakan besaran yang sama.

Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak vertikal ke bawah merupakan kebalikan dari gerak vertikal ke atas. Perbedaan yang paling mencolok dari kedua jenis gerak tersebut adalah arah geraknya. Sebagaimana yang telah dibahas pada gerak lurus berubah beraturan, arah gerak mempengaruhi perpindahan dan percepatan. Gerak vertikal ke atas menjauhi pusat bumi (melawan gaya gravitasi) sehingga kecepatannya menurun dan menjadi nol pada titik tertinggi. Sebaliknya, arah gerak vertikal ke bawah mendekati pusat bumi (searah dengan gaya gravitasi) sehingga kecepatannya meningkat dan mencapai kecepatan maksimum pada titik terendah sesaat sebelum mencapai permukaan tanah.

Definisi Gerak Vertikal ke Bawah

Gerak vertikal ke bawah adalah gerak benda pada lintasan berupa garis lurus dalam arah vertikal menuju titik terendah. Yang membedakan gerak vertikal ke bawah dengan gerak jatuh bebas adalah kecepatan awalnya. Kalau pada gerak jatuh bebas kecepatan awalnya sama dengan nol, maka pada gerak vertikal ke bawah benda memilik kecepatan awal.

Gerak vertikal ke bawah merupakan gerak lurus berubah beraturan karena kecepatannya berubah secara teratur. Kecepatan benda pada gerak vertikal ke bawah meningkat secara teratur dengan percepatan tetap yaitu sebesar percepatan gravitasi (a = +g).

Gerak vertikal ke bawah dapat terjadi karena ada gaya yang bekerja pada benda sehingga menyebabkan benda bergerak, misalnya sebuah bola yang dilempar dari ketinggian h meter dengan kecepatan awal tertentu.

Konsep dasar yang harus kita ingat pada gerak vertikal ke bawah adalah percepatan benda bernilai positif sehingga kecepatan setelah t detik akan lebih besar dari kecepatan awalnya (selama benda belum menyentuh tanah dan berhenti).

Sama seperti gerak jatuh bebas, karena bergerak dalam arah vertikal, maka perpindahan benda yang bergerak vertikal ke bawah sama dengan ketinggiannya. Tapi ingat, ketinggian tersebut dihitung dari titik awal benda bergerak (dari atas).

Ciri-ciri Gerak Vertikal ke Bawah

Pada dasarnya gerak jatuh bebas merupakan gerak vertikal ke bawah tanpa kecepatan awal. Itu artinya ciri-ciri gerak vertikal ke bawah tidak jauh berbeda dengan gerak jatuh bebas. Yang membedakannya hanya besar kecepatan awalnya saja.

Suatu benda akan dikatakan bergerak vertikal ke bawah jika menunjukkan ciri-ciri berikut ini :

1. Benda bergerak atau dilempar dari ketinggian tertentu di atas permukaan tanah
2. Lintasan benda berupa garis lurus dalam arah vertikal
3. Memiliki kecepatan awal (v_o ≠ 0)
4. Perpindahan benda dihitung dari titik tertinggi
5. Percepatan benda sama dengan percepatan gravitasi (a = +g) 

Pada grak vertikal berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Jadi, energi mekanik di semua titik sepanjang lintasannya sama besar. Ketika berada di titik terendah (sesaat sebelum berhenti), benda memiliki energi kinetik maksimum sementara energi potensialnya sangat rendah atau sama dengan nol. Sebaliknya, pada titik tertingi (titik awal benda bergerak), benda memiliki energi potensial maksimum sementara energi kinetiknya rendah.

Rumus Gerak Vertikal ke Bawah

Karena gerak vertikal ke bawah merupakan gerak lurus berubah beraturan, maka rumus dasarnya sama dengan rumus dasar GLBB hanya saja ada perbedaan simbol seperti berikut :


Dari kedua rumus tersebut, perhatikan bahwa pada gerak vertikal ke bawah (GVB), percepatannya bernilai positif. Pada gerak vertikal ke bawah, perpindahan dinyatakn dengan simbol h dan percepatan dinyatakan dengan simbol g (percepatan gravitasi).

Jika kita bandingkan antara gerak vertikal ke bawah dengan gerak jatuh bebas, maka rumusnya sama saja. Tetapi karena kecepatan awal pada gerak jatuh bebas sama dengan nol, maka rumusnya menjadi lebih sederhana. Berikut perbandingan rumus gerak jatuh bebas dan gerak vertikal ke bawah :