Latihan Soal Fisika: Gerak Parabola

October 15, 2025 by TextBrain Team 36 views

Fisika itu seru, guys! Apalagi kalau kita bahas tentang gerak parabola. Nah, kali ini kita akan membahas soal latihan tentang gerak parabola yang sering muncul dalam ujian. Jadi, simak baik-baik ya!

Soal:

Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 100 m/s dan sudut elevasi 45°. Jika percepatan gravitasi ( $g$ ) adalah 9.8 m/s², tentukan:

a. Posisi dan kecepatan peluru pada saat $t = 3 sqrt{2}$ s dan $t = 6 sqrt{2}$ s. b. Jarak terjauh dan tinggi maksimum yang dicapai peluru.

Pembahasan Soal Gerak Parabola

Bagian a: Menentukan Posisi dan Kecepatan Peluru

Oke, mari kita pecah soal ini jadi bagian-bagian kecil biar mudah dipahami. Pertama, kita akan mencari posisi dan kecepatan peluru pada waktu yang berbeda. Ini melibatkan pemahaman tentang bagaimana kecepatan awal mempengaruhi gerak peluru secara horizontal dan vertikal.

Posisi Peluru

Untuk menentukan posisi peluru pada waktu tertentu, kita perlu mencari tahu posisi horizontal (x) dan vertikal (y) peluru. Kita bisa menggunakan persamaan gerak parabola berikut:

Posisi horizontal ( $x$ ): $x = v_0 cos( heta) t$
Posisi vertikal ( $y$ ): $y = v_0 sin( heta) t - rac{1}{2} g t^2$

Di mana:

$v_0$ adalah kecepatan awal (100 m/s)
$ heta$ adalah sudut elevasi (45°)
$t$ adalah waktu
$g$ adalah percepatan gravitasi (9.8 m/s²)

Kasus 1: t = 3√2 s

Mari kita hitung dulu untuk $t = 3 sqrt{2}$ s. Kita substitusikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam persamaan:

$x = 100 cos(45°) (3 sqrt{2}) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) (3 sqrt{2}) = 300$ m
$y = 100 sin(45°) (3 sqrt{2}) - rac{1}{2} (9.8) (3 sqrt{2})^2 = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) (3 sqrt{2}) - 4.9 18 = 300 - 88.2 = 211.8$ m

Jadi, pada saat $t = 3 sqrt{2}$ s, posisi peluru adalah (300 m, 211.8 m).

Kasus 2: t = 6√2 s

Sekarang, kita hitung untuk $t = 6 sqrt{2}$ s:

$x = 100 cos(45°) (6 sqrt{2}) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) (6 sqrt{2}) = 600$ m
$y = 100 sin(45°) (6 sqrt{2}) - rac{1}{2} (9.8) (6 sqrt{2})^2 = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) (6 sqrt{2}) - 4.9 72 = 600 - 352.8 = 247.2$ m

Jadi, pada saat $t = 6 sqrt{2}$ s, posisi peluru adalah (600 m, 247.2 m).

Kecepatan Peluru

Selanjutnya, kita akan mencari kecepatan peluru pada kedua waktu tersebut. Kecepatan peluru memiliki komponen horizontal ( $v_x$ ) dan vertikal ( $v_y$ ). Persamaannya adalah:

Kecepatan horizontal ( $v_x$ ): $v_x = v_0 cos( heta)$
Kecepatan vertikal ( $v_y$ ): $v_y = v_0 sin( heta) - gt$

Perhatikan bahwa kecepatan horizontal selalu konstan karena tidak ada percepatan horizontal (kita mengabaikan hambatan udara).

Kasus 1: t = 3√2 s

$v_x = 100 cos(45°) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) rac{ sqrt{2}}{ sqrt{2}} = 50 sqrt{2} ext{ m/s} ext{ atau sekitar } 70.71 ext{ m/s}$
$v_y = 100 sin(45°) - 9.8 (3 sqrt{2}) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) - 9.8 (3 sqrt{2}) ext{ atau } 70.71 - 41.58 = 29.13 ext{ m/s}$

Jadi, pada saat $t = 3 sqrt{2}$ s, kecepatan peluru adalah sekitar (70.71 m/s, 29.13 m/s).

Kasus 2: t = 6√2 s

$v_x = 100 cos(45°) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) rac{ sqrt{2}}{ sqrt{2}} = 50 sqrt{2} ext{ m/s} ext{ atau sekitar } 70.71 ext{ m/s}$
$v_y = 100 sin(45°) - 9.8 (6 sqrt{2}) = 100 ( rac{1}{ sqrt{2}}) - 9.8 (6 sqrt{2}) ext{ atau } 70.71 - 83.15 = -12.44 ext{ m/s}$

Jadi, pada saat $t = 6 sqrt{2}$ s, kecepatan peluru adalah sekitar (70.71 m/s, -12.44 m/s). Perhatikan bahwa kecepatan vertikal negatif menunjukkan bahwa peluru sedang bergerak turun.

Bagian b: Menentukan Jarak Terjauh dan Tinggi Maksimum

Sekarang kita akan mencari jarak terjauh dan tinggi maksimum yang dicapai peluru. Ini adalah dua parameter penting dalam gerak parabola yang sering ditanyakan dalam soal.

Jarak Terjauh (Range)

Jarak terjauh adalah jarak horizontal total yang ditempuh peluru sampai kembali ke ketinggian awal. Kita bisa menggunakan persamaan berikut:

$R = rac{v_0^2 sin(2 heta)}{g}$

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui:

$R = rac{(100 ext{ m/s})^2 sin(2 45°)}{9.8 ext{ m/s}^2} = rac{10000 sin(90°)}{9.8} = rac{10000}{9.8} ext{ atau } 1020.41$ m

Jadi, jarak terjauh yang dicapai peluru adalah sekitar 1020.41 meter.

Tinggi Maksimum

Tinggi maksimum adalah ketinggian tertinggi yang dicapai peluru. Kita bisa menggunakan persamaan berikut:

$H = rac{(v_0 sin( heta))^2}{2g}$

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui:

$H = rac{(100 ext{ m/s} sin(45°))^2}{2 9.8 ext{ m/s}^2} = rac{(100 rac{1}{ sqrt{2}})^2}{19.6} = rac{5000}{19.6} ext{ atau } 255.1$ m

Jadi, tinggi maksimum yang dicapai peluru adalah sekitar 255.1 meter.

Kesimpulan Pembahasan Soal

Pada $t = 3 sqrt{2}$ s, posisi peluru adalah (300 m, 211.8 m) dan kecepatannya sekitar (70.71 m/s, 29.13 m/s).
Pada $t = 6 sqrt{2}$ s, posisi peluru adalah (600 m, 247.2 m) dan kecepatannya sekitar (70.71 m/s, -12.44 m/s).
Jarak terjauh yang dicapai peluru adalah sekitar 1020.41 meter.
Tinggi maksimum yang dicapai peluru adalah sekitar 255.1 meter.

Tips dan Trik Mengerjakan Soal Gerak Parabola

Pahami Konsep Dasar: Pastikan kamu benar-benar paham konsep dasar gerak parabola, seperti komponen kecepatan horizontal dan vertikal, pengaruh gravitasi, dan persamaan-persamaan yang terkait.
Gambarkan Sketsa: Menggambar sketsa lintasan peluru bisa sangat membantu memvisualisasikan masalah dan memahami apa yang ditanyakan.
Pecah Soal Jadi Bagian Kecil: Jika soal terlihat rumit, pecah menjadi bagian-bagian kecil. Misalnya, cari dulu waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tinggi maksimum, baru kemudian hitung tinggi maksimumnya.
Perhatikan Satuan: Pastikan semua satuan sudah sesuai sebelum melakukan perhitungan. Jika ada yang belum sesuai, konversikan terlebih dahulu.
Latihan Soal: Semakin banyak latihan soal, semakin terbiasa kamu dengan berbagai jenis soal gerak parabola. Coba kerjakan soal-soal dari buku, internet, atau sumber lainnya.

Penutup

Semoga pembahasan soal ini membantu kamu memahami gerak parabola dengan lebih baik ya, guys! Jangan lupa terus latihan soal dan jangan ragu untuk bertanya jika ada yang belum jelas. Fisika itu asyik, kok! Semangat terus belajarnya!