Kalkulator Jatuh Bebas: Jarak & Halaju
Jatuh bebas ialah gerakan objek yang hanya dipengaruhi oleh daya graviti, tanpa sebarang rintangan udara. Semua objek jatuh bebas dengan pecutan yang sama iaitu g = 9.81 m/s², tanpa mengira jisimnya. Ini dibuktikan oleh Galileo Galilei.
Apakah Jatuh Bebas?
Jatuh bebas ialah keadaan apabila sesuatu objek bergerak hanya di bawah pengaruh graviti, tanpa sebarang daya lain seperti rintangan udara. Dalam keadaan ini, semua objek, tidak kira jisimnya, jatuh dengan pecutan yang sama iaitu g = 9.81 m/s².
Formula Jatuh Bebas
Jarak: d = ½ × g × t²
Halaju akhir: v = g × t
Di mana:
- d = Jarak jatuh (meter, m)
- v = Halaju akhir (m/s)
- g = Pecutan graviti = 9.81 m/s²
- t = Masa jatuh (saat, s)
Contoh Pengiraan
Soalan: Batu dijatuhkan dari tebing. Selepas 4 saat, berapakah jaraknya?
Penyelesaian: d = ½ × 9.81 × 4² d = ½ × 9.81 × 16 d = 78.48 meter
Halaju akhir = 9.81 × 4 = 39.24 m/s
Sejarah dan Eksperimen Galileo
Galileo Galilei pada abad ke-17 membuktikan bahawa semua objek jatuh pada kadar yang sama tanpa mengira jisim. Beliau dikatakan menjatuhkan bola dari Menara Pisa untuk menunjukkan bahawa bola berat dan ringan mencecah tanah pada masa yang hampir sama.
Jatuh Bebas vs Rintangan Udara
Dalam dunia nyata, rintangan udara memperlahankan objek yang jatuh. Objek akhirnya mencapai halaju terminal apabila daya rintangan udara sama dengan daya graviti. Untuk bola golf, halaju terminal adalah lebih tinggi berbanding bulu kerana perbezaan luas permukaan berbanding jisim.
| Masa (s) | Jarak Jatuh (m) | Halaju Akhir (m/s) |
|---|---|---|
| 1 | 4.905 | 9.81 |
| 2 | 19.62 | 19.62 |
| 3 | 44.145 | 29.43 |
| 4 | 78.48 | 39.24 |
| 5 | 122.625 | 49.05 |
| 10 | 490.5 | 98.1 |
| 0.5 | 1.226 | 4.905 |
| 7 | 240.345 | 68.67 |
Soalan Lazim
A Jatuh bebas ialah gerakan objek yang hanya dipengaruhi oleh daya graviti, tanpa sebarang rintangan udara. Semua objek jatuh bebas dengan pecutan yang sama iaitu g = 9.81 m/s², tanpa mengira jisimnya. Ini dibuktikan oleh Galileo Galilei.
A Jarak jatuh bebas dikira menggunakan formula d = ½ × g × t², di mana g = 9.81 m/s² dan t ialah masa dalam saat. Halaju akhir pula dikira dengan v = g × t. Contoh: selepas 3 saat, jarak = ½ × 9.81 × 9 = 44.145 m.
A Dalam keadaan vakum (tanpa rintangan udara), ya, semua objek jatuh dengan pecutan yang sama (g ≈ 9.81 m/s²). Perbezaan kelajuan jatuh dalam udara adalah disebabkan rintangan udara, bukan jisim objek. Galileo membuktikan ini dengan eksperimen di Menara Pisa.
A Formula d = ½gt² mengandaikan tiada rintangan udara dan objek bermula dari keadaan rehat (halaju awal = 0). Untuk objek dengan halaju awal atau dalam medium yang mempunyai rintangan, formula yang lebih kompleks diperlukan.