Jawaban:

Terdapat 2 Kasus, kasus 1 jika tidak ada gaya gesek di udara, maka benda akan jatuh kembali tepat ke pengemudi motor.

Kasus 2 jika ada gaya gesek udara, maka benda akan jatuh di belakang pengemudi motor, namun jika massa benda sangat besar (m >> v²) maka gaya gesek udara akan mendekati nol sehingga seperti kasus 1.

Penjelasan:

Perhatikan sketsa gambar di bawah, pada kasus 1 pengemudi bergerak dengan kecepatan awal Vo, saat ia melempar bola ke atas, bola tersebut relatif terhadap pengamat tanah juga bergerak dengan kecepatan Vo, sehingga bola tersebut bersama - sama bergerak dengan   pengemudi motor dengan kecepatan Vo ke kanan. Sehingga menurut pengamat motor pada sumbu x bola diam, pergerakan hanya terjadi di sumbu y. Dapat disimpulkan bola akan jatuh tepat di atas sepeda motor.

Pada kasus 2, terdapat gaya gesek udara yang dimana gaya gesek udara sebanding dengan kuadrat kecepatan benda, namun arahnya berbeda. Dapat dirumuskan sebagai

Fdrag = kv²  dengan k = (Cd x ρ x A)/2

Cd = konstanta bentuk gaya gesek

ρ = Massa jenis udara

A = luas permukaan yang ditiup udara

Karena terdapat gaya gesek, berdasarkan hukum newton II, di sumbu x resultan gayanya mengarah ke kiri, sehingga baik menurut pengamat tanah atau motor, benda bergerak ke kiri. Namun jika massa benda sangat besar sehingga kecepatan kuadratnya jauh lebih kecil daripada massanya, efek gaya gesek akan sangat kecil sehingga dapat diabaikan.

∑F = ma

-kv² = ma

a = -k(v²/m) (Jika m >> v², maka v²/m ≅ 0)

a = 0 m/s²