Contoh Soal Fisika Gerak Parabola Dan Penjelasannya

Pendahuluan

Gerak parabola adalah gerak benda di bawah pengaruh gravitasi yang mengikuti lintasan berbentuk kurva. Gerak ini terjadi pada benda yang dilempar ke atas dengan sudut tertentu atau benda yang meluncur dari ketinggian. Konsep penting yang harus dipahami adalah gerak horizontal dan vertikal, waktu, kecepatan, dan ketinggian maksimum. Memahami gerak parabola lebih mudah dengan latihan soal yang lengkap dengan penjelasan.

Baca juga:Meneladani Sang Pencerah Zaman: Panduan Pembelajar

Soal Jarak Maksimum

Soal
Sebuah bola dilempar dengan kecepatan awal 20 meter per detik membentuk sudut 45 derajat terhadap horizontal. Tentukan jarak horizontal maksimum yang dicapai bola.

Penyelesaian
Kecepatan horizontal:
v_x = v_0 cos θ = 20 cos 45° ≈ 14,14 meter per detik
Kecepatan vertikal:
v_y = v_0 sin θ = 20 sin 45° ≈ 14,14 meter per detik
Waktu total di udara:
t = 2 v_y / g = 2 × 14,14 / 9,8 ≈ 2,88 detik
Jarak horizontal maksimum:
x = v_x × t = 14,14 × 2,88 ≈ 40,7 meter

Soal Ketinggian Maksimum

Soal
Sebuah bola dilempar ke atas dengan kecepatan awal 15 meter per detik. Tentukan ketinggian maksimum yang dicapai bola.

Penyelesaian
Ketinggian maksimum terjadi ketika kecepatan vertikal menjadi nol:
h_max = v_y^2 / 2 g
h_max = 15^2 / 2 × 9,8 = 225 / 19,6 ≈ 11,48 meter

Soal Waktu Benda Di Udara

Soal
Sebuah benda dilempar dengan kecepatan awal 10 meter per detik membentuk sudut 30 derajat terhadap horizontal. Hitung lama benda berada di udara sebelum menyentuh tanah.

Penyelesaian
Komponen vertikal:
v_y = v_0 sin θ = 10 sin 30° = 5 meter per detik
Waktu total di udara:
t = 2 v_y / g = 2 × 5 / 9,8 ≈ 1,02 detik

Soal Kecepatan Saat Menyentuh Tanah

Soal
Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 25 meter per detik pada sudut 60 derajat. Tentukan besar kecepatan peluru saat menyentuh tanah.

Penyelesaian
Kecepatan horizontal:
v_x = v_0 cos θ = 25 cos 60° = 12,5 meter per detik
Kecepatan vertikal saat jatuh: sama besar dengan kecepatan awal vertikal:
v_y = v_0 sin θ = 25 sin 60° ≈ 21,65 meter per detik
Kecepatan total:
v = √(v_x^2 + v_y^2) = √(12,5^2 + 21,65^2) ≈ 24,9 meter per detik

Soal Jarak Horizontal Saat Ketinggian Tertentu

Soal
Sebuah bola dilempar dengan kecepatan awal 20 meter per detik membentuk sudut 30 derajat. Hitung jarak horizontal saat bola berada pada ketinggian 5 meter.

Penyelesaian
Persamaan ketinggian:
y = v_0 sin θ × t − 1/2 g t^2
5 = 20 × sin 30° × t − 4,9 t^2
5 = 10 t − 4,9 t^2
4,9 t^2 − 10 t + 5 = 0
Gunakan rumus kuadrat:
t = (10 ± √(100 − 98)) / 9,8 = (10 ± √2) / 9,8
t_1 ≈ 0,91 detik, t_2 ≈ 1,12 detik
Jarak horizontal:
x = v_x × t = v_0 cos θ × t = 17,32 × t
x_1 ≈ 15,8 meter, x_2 ≈ 19,4 meter

Baca juga:Universitas Teknokrat Indonesia Masuk Daftar Kampus Terbaik Nasional 2025 Versi UniRanks

Kesimpulan

Gerak parabola adalah konsep penting dalam fisika dan muncul pada banyak kasus nyata. Dengan memisahkan gerak menjadi komponen horizontal dan vertikal, menghitung jarak maksimum, waktu di udara, kecepatan saat jatuh, dan jarak pada ketinggian tertentu menjadi lebih mudah. Latihan soal secara rutin akan meningkatkan kemampuan memahami dan menyelesaikan soal gerak parabola dengan tepat.

Penulis:Loveytha