Gerak parabola merupakan salah satu materi fisika SMA yang sering menjadi bahan uji kemampuan kognitif siswa dalam memahami sebuah instruksi.
Contoh soal gerak parabola dapat meningkatkan kemampuan siswa secara menyeluruh baik dari intuisi, pengetahuan, interpretasi, dan penyelesaian masalah.
Berikut ini beberapa soal yang telah kami siapkan untuk meningkatkan kognitif siswa tentang materi Gerak Parabola.
Soal dan Pembahasan Gerak Parabola Sederhana
1. Lendra sedang bermain bola dan dia menendang sebuah bola dengan sudut elevasi 45o. Bola jatuh tepat 10 meter di depan Lendra. Tentukan kecepatan awal dari bola yang ditendang Lendra.
Untuk mengerjakan soal tersebut, kita harus merangkum informasi yang diberikan pada soal. Hal ini untuk memudahkan pemilihan formula yang akan digunakan.
Dalam gerak parabola, terdapat berbagai jenis rumus yang disesuaikan dengan informasi yang disediakan.
x = 10 meter
a = 45o
g = 10 m/s2 untuk percepatan gravitasi, kita asumsikan nilai tersebut.
Untuk menghitung kecepatan awal, dapat menggunakan rumus (Vo2. Sin 2a)/g Sehingga kita dapat menyelesaikan persoalan tersebut seperti di bawah ini.
X = (Vo2. Sin 2a)/g
10 = (Vo2. Sin 2(45o))/ 10
10 = (Vo2. Sin 90o)/10
10 x 10 = Vo2. Sin 90o
100 = Vo2. (1)
Vo = 10 m/s
Kecepatan awal bola yang ditendang oleh Lendra adalah 10 m/s.
2. Punto tanpa sengaja menendang bola dengan kecepatan awal 15 m/s dengan sudut elevasi 45o. Tentukan panjang lintasan maksimum bola tersebut?
Untuk mengerjakan soal ini, langkah-langkah penyelesaian memiliki kemiripan dengan soal sebelumnya.
Kita harus menuliskan keterangan yang diberikan untuk memudahkan pemilihan formula yang akan di gunakan.
Vo = 15 m/s
Θ = 45o
g = 10 m/s2 (percepatan gravitasi kita asumsikan nilai tersebut)
Untuk menghitung jarak/panjang lintasan maksimum dari bola yang ditendang dapat menggunakan formula (Vo2. Sin 2a) / g .
Sehingga kita dapat menyelesaikan persamaan sebagai berikut.
Xmax = (Vo2. Sin 2a)/g
Xmax = ((15)2. Sin 2(45o) )/10
Xmax = ((15)2. 2 sin 45o cos 45o)/10
Xmax = (22,5).(2).(0,707).(0,707)
Xmax = 22.49 m
Jarak terjauh yang dapat terjadi adalah 22,49 meter.
3. Batu akik di lemparkan fandy ke udara sehingga membentuk sudut 53o dengan kecepatan awal 50 m/s. Jika diasumsikan bahwa nilai g=10 m/s2. Tentukan posisi batu akik pada t=2.
Berdasarkan soal di atas, kita mendapatkan beberapa informasi yang bisa digunakan untuk menyelesaikan persoalan di atas.
Vo = 50 m/s
g = 10 m/s2
t = 2
a = 53o
Dikarenakan sudut 53o membentuk sebuah sudut siku-siku, maka kita dapat dengan mudah menentukan nilai cosinusnya.
Sehingga kita dapat menentukan posisi batu akik di udara pada titik x dan y.
Sin 53o = 0,8
Cos 53o = 0,6
x = Vo.cos a.t
x = 50. Cos 53o. 2s
x = 50.0,6.2
x = 60 meter
y = Vo.sin a t – 0,5.g.t2
y = 50.sin 53o . 2 – 0,5.10.22
y = 50.0,8 . t – 0,5.10.4
y = 80 – 20 = 60 meter
Batu akik pada t=2 akan berada di x=60 meter dan y=20 meter.
4. Sebuah kelereng di lemparkan ke udara dan membentuk sudut elevasi sebesar 60o. Jika kelereng tersebut memiliki berat 20 gram dan kecepatan 30 m/s. Berapakah energi kinetik ketika kelereng berada di titik tertinggi.
Untuk menyelesaikan permasalahan ini, kita harus memahami makna titik tertinggi.
Titik tertinggi memiliki makna bahwa kecepatan arah vertikal (Vy) di titik tersebut sama dengan 0, namun tidak dengan kecepatan pada arah horizontal.
Sehingga untuk menyelesaikan formula energi kinetik, kita harus mencari kecepatan pada arah horizontal (Vx).
Vx =Vo cos a
Vx = 30 m/s . cos 60o
Vx = 30 m/s. 0,5
Vx = 15 m/s
Ek = 0,5.m.Vx2
Ek = 0,5.0,02.152
Ek = 2,25 joule
Energi kinetik pada saat kelereng mencapai titik tertinggi adalah 2,25 joule
5. Pesawat puntox akan melancarkan serangan berupa peluncuran bom. Pesawat puntox berada di ketinggian 200 meter dengan jarak mendatar dari target adalah 600 meter. Tentukan kecepatan relatif pesawat tempur tersebut terhadap target.
Untuk mengerjakan soal ini, kita dapat menggunakan formula h untuk menentukan waktu tempuh bom sampai ke target.
H = 0,5.g.t2
200 = 0,5.20.t2
40 = t2
t = 6,32 s
Kita dapat mencari kecepatan relatif menggunakan rumus kecepatan yang sederhana seperti berikut ini
V = x/t
V = 600/6,32
V = 94,93 m/s atau setara 341,748 km/jam
Kecepatan relatif pesawat puntox tersebut terhadap target adalah 341,748 km/jam
Sekian dari rumuspintar, selamat belajar.