KTSP K-13 Kelas X FISIKA GERAK PARABOLA TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mempelajari materi ini, kamu diharapkan memiliki kemampuan. 1. Memahami konsep erak parabola.. Menaplikasikannya dalam pemecahan masalah. A. PENGERTIAN GERAK PARABOLA Gerak parabola atau erak peluru merupakan erak perpaduan antara GLB (erak lurus beraturan) dan GLBB (erak lurus berubah beraturan). Pada erak parabola, benda diberi kecepatan awal, lalu erakan benda sepenuhnya dipenaruhi oleh aya raitasi. Komponen erak parabola dapat diuraikan dalam dua arah, yaitu arah ertikal (sumbu-y) yan merupakan GLBB karena dipenaruhi percepatan raitasi dan arah horizontal (sumbu-) yan merupakan GLB. Perhatikan ambar berikut. y (m) y y y (m) 1
Oleh karena komponen erak parabola dalam arah ertikal merupakan GLBB, maka dalam menanalisis komponen erak ertikal benda dapat menunakan rumus-rumus GLBB. Beitu pula denan komponen erak parabola dalam arah horizontal, dapat menunakan rumus-rumus GLB. Komponen erak parabola beserta resultannya dirumuskan sebaai berikut. Gerak pada sumbu-y: y sin y y t sin 1 y yt t 1 ( sin ) t t Gerak pada sumbu-: cos.t( cos ) t Keteranan: kecepatan awal (m/s); y kecepatan pada sumbu-y (m/s); y kecepatan awal pada sumbu-y (m/s); kecepatan pada sumbu- (m/s); kecepatan awal pada sumbu- (m/s); jarak horizontal (m); y jarak ertikal (m); sudut deiasi; t waktu tempuh (s); dan percepatan raitasi (m/s ). Besar kecepatan benda di sembaran titik parabola: + y
Contoh Soal 1 Dari titik P di atas tanah, sebuah bola dilemparkan denan kecepatan awal m/s dan sudut eleasi 37 (sin 37,6). Jika 1 m/s, berapakah kecepatan bola saat t,4 sekon? Pembahasan: m/s 37 sin 37,6 1 m/s t,4 s Ditanya:...? Mula-mula, tentukan komponen kecepatan pada sumbu- dan sumbu-y. Komponen kecepatan pada sumbu-: cos cos37 (,8) 16 m/s o Komponen kecepatan pada sumbu-y: y y t sin t o sin37 1(, 4) (,6) 4 1 4 8 m/s Denan demikian, diperoleh: + y 16 +8 56 +64 3 8 5 m/s Jadi, kecepatan bola saat t,4 sekon adalah 8 5m/s. 3
B. BEBERAPA PERSAMAAN PADA KEADAAN ISTIMEWA DALAM GERAK PARABOLA B A a C a. Waktu Untuk Mencapai Titik Tertini (B) t AB sin t AB b. Waktu Selama di Udara (AC) t AC tab sin c. Tini Maksimum () sin Rumus tersebut mudah diinat denan kalimat berikut. ari di mana VoVo Senan-Senan Bersama Gorila d. Jankauan Maksimum () sin sin cos 4
e. ubunan Antara dan 4 tan Contoh Soal Sebuah peluru ditembakkan denan kecepatan awal 1 m/s dan sudut eleasi 53. Jika 1 m/s, berapakah perbandinan antara tini maksimum dan jarak terjauh yan dicapai peluru? Pembahasan: 1 m/s 53 1 m/s Ditanya:...? Denan menunakan cara SUPER, diperoleh: tan 4 tan53 o 4 4 3 4 1 3 Jadi, perbandinan antara tini maksimum dan jarak terjauh yan dicapai peluru adalah 1 : 3. Contoh Soal 3 Pada suatu tendanan bebas dalam permainan sepak bola, bola mencapai titik tertini saat berada 45 meter di atas permukaan tanah. Berapa lama waktu yan dibutuhkan untuk menunu bola kembali ke permukaan tanah sejak bola ditendan? ( 1 m/s ) 5
Pembahasan: 45 m 1 m/s Ditanya: lama waktu bola di udara...? Waktu yan dibutuhkan untuk menunu bola kembali ke permukaan tanah sejak bola ditendan sama denan lama waktu bola berada di udara. Lama waktu bola di udara sama denan dua kali lama waktu untuk mencapai titik tertini. Denan menunakan cara SUPER, diperoleh: t 45 1 9 9 3 sekon 1 Jadi, lama waktu bola berada di udara adalah 3 6 sekon. Contoh Soal 4 Sebuah benda dijatuhkan dari pesawat terban denan ketinian 49 meter. Jika pesawat melaju horizontal denan kecepatan 7 km/jam, berapakah jarak benda akan jatuh pada arah horizontal? ( 9,8 m/s ) Pembahasan: 49 m 7 km/jam m/s 9,8 m/s Ditanya:...? Permasalahan pada soal dapat diambarkan sebaai berikut. 6
Mula-mula, tentukan waktu yan dibutuhkan denan cara SUPER. t 49 1 1 s 9, 8 Kemudian, tentukan nilai denan cara berikut.. t. 1. meter Jadi, benda akan jatuh pada arah horizontal dari pesawat sejauh. meter. Contoh Soal 5 Sebuah benda bermassa 5 k ditembakkan denan kecepatan 4 m/s dan sudut eleasi 3. Berapakah eneri total benda di titik tertini? Pembahasan: m 5 k 4 m/s 3 Ditanya : E...? Permasalahan pada soal dapat diambarkan sebaai berikut. y cos a a Pada titik tertini, kecepatannya sama denan karena y : cos 4. 1 3 3 meter 7
Denan demikian, eneri kinetiknya: E k 1 m 1.5.( 3) 1.5.1 3. J 3 kj Tini maksimum yan dicapai di titik tertini: sin 4 sin (3 ) 1 ( ) 1.6,5 meter Denan demikian, eneri potensialnya: E P m 5 1 1. Joule 1 kj Eneri total benda di titik tertini: E E p + E k 1 kj + 3 kj 4 kj Jadi, eneri total benda di titik tertini adalah 4 kj. Contoh Soal 6 Sebuah pesawat denan kecepatan 7 km/jam, terban mendatar pada ketinian 5 m di atas permukaan tanah. San pilot melepas benda ke bak truk yan bererak denan kecepatan 36 km/jam searah denan pesawat. Aar benda tersebut jatuh tepat pada bak truk, maka pilot harus melepaskan bom ketika jarak mendatar antara pesawat dan truk sejauh... ( 1 m/s ) 8
Pembahasan: Pesawat truk 7 km m /s jam 36 km 1 m /s jam 5 m 1 m/s Ditanya:...? Permasalahan pada soal dapat diambarkan sebaai berikut. pesawat...? truk Nilai pada ambar dapat ditentukan denan rumus berikut. t denan t Oleh karena pesawat dan truk sama-sama bererak, maka kecepatan yan diunakan adalah kecepatan relatif. Denan demikian, diperoleh: relatif ( ) pesawat 1 truk ( ) 1.meter 5 1 Jadi, pilot tersebut harus melepaskan benda ketika jarak mendatar antara pesawat dan truk sejauh 1. meter. 9