Gerak jatuh Bebas

1. Teori Gerak Berdasarkan Aristoteles

Aristoteles merupaka ahli filsafat pada zaman Yunani yang memunculkan banyak teori tentang berbagai hal. Teori-teorinya selalu diikuti oleh kebanyakan orang pada masa itu sampai bertahan 20 Abad lamanya, sehingga tidak diragukan lagi kebenaranya. Namun, tidak semua teori yang selalu didasarkan Rasio itu bertahan hingga sekarang. Banyak hal yang disangkal oleh ilmuwan-ilmuwan modern. Diantara teori Aristoteles adalah tentang gerak benda, ia membagi gerak benda atas dua macam, yaitu : gerak alami dan gerak paksa. Teorinya ini diaplikasikan pada alam semesta dalam hal ini adalah gerak benda langit.

Seperti yang kita ketahui, hukum tentang gerak benda-benda dikembangkan jauh  sebelum Newton mejelaskan tentang alasan mengapa benda bergerak. Gerak benda-benda merupakan persoalan yang mempunyai nilai ilmiah yang begitu penting dan bermanfaat untuk dipahami,  karena sangat berkaitan erat dengan ilmu fisika yang lain. Sehingga para ilmuwan banyak yang tertarik untuk mempelajarinya. Tidak lain halnya dengan Aristoteles yang notabennya sebagai filusuf dan ilmuwan, tentu banyak pemikiran yang dituangkan dalam membahas gerak benda.

Dibawah asuhan Plato, ia banyak menanamkan minat  dalam hal spekulasi filosof dan sains. Aristoteles banyak mengemukakan cabang mekanika yang berurusan dengan hubungan timbal balik antara gerak dan gaya, yaitu bidang dinamika. Aristoteles membagi atau mengklasifikasikan dalam dua tipe yaitu : Gerak Alami (Pure motion) dan Gerak Paksa (violent motion).

Tentang gerak alami, Ia mengemukakan suatu argumen tentang sifat bawaan dari berbagai benda yang memberikan alasan untuk berbagai sifat tersebut dalam daya intrinsik khusus dari benda itu sendiri. Yakni Aristoteles menyifati berbagai benda dan substansi gejala alam menurut kedekatan sifat-sifatnya terhadap sifat elemen dasar benda itu. Maksudnya jika benda yang bergerak sentripetal dan gerak jatuh bebas merupakan gerak alamiah dari sifat air dan tanah (bumi). Sedangkan gerak sentrifugal dan loncotan keatas merupakan sifat alamiah dari api dan udara, dan gerak sirkuler (melingkar) merupakan gerak alamiah dari sifat eter.

Tentang gerak paksa yaitu gerak  yang terjadi akibat dari pengaruh luar yang dikenakan kepada benda dan boleh kesembarang arah seperti dorongan atau tarikan bukan dari benda itu sendiri. Aristoteles juga mempercayai konsep bahwa benda akan hanya bergerak apapun itu bentuknya   jika selalu diberi gaya, dan gerak akan berhenti jika gaya dihilangkan, dengan kata lain gerak paksa itu harus ada gaya yang terus menerus.

Aristoteles juga berpahaman mengenai percepatan benda yang disandarkan pada berat benda, yaitu makin berat sebuah benda, makin cepat benda akan jatuh ke tanah. Oleh karena itu kecepatan jatuhnya benda menjadi proporsional tergantung berat benda. Contoh yang mendukung paham ini yaitu: apabila ada benda yang berat nya sama dengan udara maka benda itu akan melayang tidak jatuh dan tidak naik, jika berat nya lebih dari udara maka benda tersebut akan jatuh dan apabila lebih ringan maka benda tersebut akan bergerak keatas. Dari contoh ini dapat diambil pengertian bahwa berat benda akan mempengaruhi gerak jatuh benda.

Dari paham-paham Aristoteles diatas masih ada satu lagi pemahaman terhadap pusat jagad raya, yakni menurut dia pusat jagad raya adalah bumi (Geosentris). Sedangkan bumi selalu dalam keadaan tenang tidak bergerak dan tidak berputar. Semua gerak benda-benda angkasa mengitari bumi, lintasan atau orbit masing-masing benda angkasa berbentuk lingkaran dan geraknya pun merupakan gerak alami. Dan ia menjelaskan bahwa pergerakan benda-benda langit sangat sempurna  terus menerus karena (kekuatan) yang diberikan oleh Sang Pencipta yang berada diluar langit. Aristoteles pun belum mengenal adanya gaya gravitasi, yang bagi kita gaya gravitasi lah yang menyebabkan benda angkasa bergerak. Secara ilmiah Aristoteles menjelaskan, langit ini hampa tidak ada penghalang bagi benda  untuk terus bergerak atau tidak ada gaya yang menimbulkan benda angkasa itu berhenti.

2. Teori Gerak Berdasarkan Galileo Galilei

Sebelum masa Galileo, orang mempercayai pemikiran bahwa benda yang lebih berat jatuh lebih cepat dari benda yang lebih ringan, dan bahwa laju jatuh benda tersebut sebanding dengan berat benda itu. Galileo menemukan bahwa semua benda akan jatuh dengan percepatan konstan yang sama jika tidak ada udara atau hambatan lainnya. Ia menyatakan bahwa untuk sebuah benda yang jatuh dari keadaan diam, jarak yang ditempuh akan sebanding dengan kuadrat waktu, (h ∝  t). Untuk memperkuat penemuannya bahwa laju benda yang jatuh bertambah ketika benda itu jatuh, Galileo menggunakan argumen yang cerdik. Sebuah batu berat yang dijatuhkan dari ketinggian 2 m akan memukul sebuah tiang pancang lebih dalam ke tanah dibandingkan dengan batu yang sama tetapi dijatuhkan dari ketinggian 0,2 m. Jelas, batu tersebut bergerak lebih cepat pada ketinggian yang pertama.

Galileo juga menegaskan bahwa semua benda, berat atau ringan jatuh dengan percepatan yang sama, jika tidak ada udara (hampa udara). Jika kita memegang selembar kertas secara horizontal pada satu tangan dan sebuah benda lain yang lebih berat, misalnya sebuah bola di tangan yang lain, dan melepaskan kertas dan bola tersebut pada saat yang sama, benda yang lebih berat akan lebih dulu mencapai tanah. Tetapi jika kita mengulang percobaan ini, dengan membentuk kertas menjadi gumpalan kecil kita akan melihat bahwa kedua benda tersebut mencapai lantai pada saat yang hampir sama.

Galileo yakin bahwa udara berperan sebagai hambatan untuk benda-benda yang sangat ringan dan memiliki permukaan luas. Tetapi pada banyak keadaan biasa, hambatan udara ini bisa diabaikan. Pada suatu ruang di mana udara telah dihisap, maka benda ringan seperti bulu atau selembar kertas yang dipegang horizontal akan jatuh dengan percepatan yang sama seperti benda yang lain . Demonstrasi pada ruang hampa udara seperti ini tidak ada pada masa Galileo, yang membuat keberhasilan Galileo lebih hebat lagi. 

Galileo sering disebut “Bapak sains modern”, tidak hanya disebabkan isi dari sainsnya (penemuan astronomik, inersia, jatuh bebas), tetapi juga gaya atau pendekatannya terhadap sains (idealisasi dan penyederhanaan, matematisasi teori, teori yang memiliki hasil yang dapat diuji, eksperimen untuk menguji ramalan teoritis). Sumbangan Galileo yang spesifik terhadap pemahaman kita mengenai gerak benda jatuh bebas dapat dirangkum sebagai berikut:

“Pada suatu lokasi tertentu di Bumi dan dengan tidak adanya hambatan udara, semua benda jatuh dengan percepatan konstan yang sama”. Kita menyebut percepatan ini percepatan yang disebabkan oleh gravitasi pada Bumi dan diberi simbol dengan g, besar percepatan gravitasi kira-kira g = 9,80 m/s. Besar percepatan gravitasi g sedikit bervariasi menurut garis lintang dan ketinggian, tampak pada Tabel 2.1. Tetapi variasi ini begitu kecil sehingga kita bisa mengabaikannya untuk sebagian besar kasus. Efek hambatan udara seringkali kecil, dan akan sering kita abaikan. Bagaimanapun, hambatan udara akan tampak, bahkan pada benda yang cukup berat jika kecepatannya besar.

C. SIMPULAN

Menurut teori yang dikemukakan oleh Aristoteles, benda-benda akan jatuh dengan kecepatan yang tergantung pada massa masing-masing benda tersebut. Ini menjelaskan bahwa benda yang lebih berat akan menyentuh tanah lebih cepat dibandingkan dengan benda yang bermassa lebih ringan. Pendapat ini kemudian dibantah oleh Galileo Galilei dengan melakukan percobaan menjatuhkan dua benda dengan massa yang berbeda secara bersamaan pada ketinggian yang sama. Hal yang terjadi selanjutnya adalah, kedua benda tersebut menyentuh tanah dalam waktu bersamaan. Hal ini membawa kita pada sebuah kesimpulan bahwa semua benda akan jatuh dengan laju yang tepat sama jika pengaruh hambatan udara diabaikan. Benda yang dijatuhkan akan mengalami percepatan yang pada saatnya nanti kita kenal sebagai percepatan gravitasi.