Saya Melakukan Percobaan Menjatuhkan Benda Bermassa 0,5 kg dari Ketinggian 100 Meter Tanpa Kecepatan Awal

Saya melakukan percobaan dengan menjatuhkan benda bermassa 0,5 kg dari ketinggian 100 m di atas tanah tanpa kecepatan awal. Tulisan ini membahas soal tersebut secara langkah-demi-langkah, menjelaskan persamaan yang dipakai, asumsi yang diberlakukan, hasil numerik (waktu jatuh dan kecepatan saat menyentuh tanah), serta interpretasi energi mekaniknya — semua disiapkan agar bisa langsung dimuat di postingan WordPress.

Pembahasan:
Asumsi utama: gerak jatuh bebas diambil dengan percepatan gravitasi konstan g = 9,8 m/s² dan diabaikan tahanan udara.

1. Persamaan untuk waktu jatuh (dari ketinggian h, kecepatan awal v0 = 0):
   gunakan y = v0·t + (1/2)·g·t² → h = (1/2)·g·t² → t = sqrt(2h/g).
   Substitusi angka: h = 100 m, g = 9,8 m/s².
   Hitungan digit-demi-digit:

   • Hitung pembilang 2·h = 2 × 100 = 200.

   • Bagi 200 dengan g: 200 ÷ 9,8 = 20,408163265306122… (periodik dalam representasi desimal).

   • Akar kuadrat dari 20,408163265306122… adalah t = 4,5175395145262565 s.
     Jadi waktu jatuh t ≈ 4,5175 s (dibulatkan menjadi 4,52 s jika ingin 3 angka signifikan).

2. Kecepatan saat menyentuh tanah (v) menggunakan v = v0 + g·t, dengan v0 = 0:
   v = g·t = 9,8 × 4,5175395145262565 = 44,271887242357316 m/s.
   Jadi kecepatan tumbukan v ≈ 44,27 m/s.
   Catatan konsistensi: untuk percepatan konstan, kecepatan rata-rata selama jatuh = (v0 + v)/2 = v/2 = 22,135943621178658 m/s. Laju rata-rata × waktu = jarak: 22,135943621178658 × 4,5175395145262565 = 100 m (cek konsistensi).

3. Energi: energi potensial awal (PE) berubah menjadi energi kinetik (KE) pada tumbukan (dengan mengabaikan kerja oleh gaya gesekan udara).

   • Energi potensial: PE = m·g·h = 0,5 kg × 9,8 m/s² × 100 m.
     Hitung: 0,5 × 9,8 = 4,9; lalu 4,9 × 100 = 490 J.
     Jadi PE = 490 joule.

   • Energi kinetik pada tumbukan: KE = (1/2)·m·v².
     Hitung v² = (44,271887242357316)² = 1959,1836734693877 (cek: ini sama dengan 2·g·h numerik karena hubungan energi).
     Lalu (1/2)·m·v² = 0,5 × 0,5 × 1959,1836734693877 = 0,25 × 1959,1836734693877 = 489,7959183673469 ≈ 490 J (pembulatan).
     Karena pembulatan desimal pada v, hasilnya konsisten dengan PE = 490 J.
     Kesimpulan energi: energi potensial 490 J berubah menjadi energi kinetik ≈ 490 J saat menyentuh tanah (dengan asumsi tanpa tahanan udara).

4. Interpretasi praktis dan efek tahanan udara: pada ketinggian 100 m dan benda bermassa 0,5 kg, jika bentuk benda memiliki luasan permukaan besar atau koefisien drag signifikan, kecepatan akhir nyata akan lebih kecil dari 44,27 m/s dan energi kinetik yang tersisa lebih rendah — tahanan udara mengubah energi menjadi panas dan turbulensi. Untuk analisis lebih akurat pada benda nyata, diperlukan koefisien drag, luas penampang, dan kerapatan udara sehingga dapat menghitung gaya hambat dan solusi numerik untuk v(t).
   Rangkuman angka penting: waktu jatuh t ≈ 4,5175 s; kecepatan pada tumbukan v ≈ 44,27 m/s; energi potensial awal = energi kinetik tumbukan ≈ 490 J (dengan asumsi tanpa hambatan udara).

Penutup: Soal ini adalah contoh klasik konservasi energi dan kinematika gerak lurus beraturan berubah beraturan (GLBB). Langkah-langkah yang dipaparkan — menurunkan persamaan, substitusi angka, dan pengecekan konsistensi energi — bisa dijadikan pola untuk soal serupa. Jika Anda ingin menyertakan variasi (mis. hitung termasuk gaya hambat udara dengan koefisien drag tertentu atau bandingkan dengan nilai g = 9,81 m/s²), beri tahu saya dan saya akan tambahkan perhitungan serta grafiknya.