Soal Gerak Parabola Kelas XI IPA

Soal Latihan Energi pada Gerak Parabola

1) Sebuah peluru dengan massa 20 gram ditembakkan pada sudut elevasi  30°dengan kecepatan 40 m/s. Jika gesekan dengan udara diabaikan, maka energi potensial peluru pada titik tertinggi adalah... [UMPTN 1997 Rayon A]
    A. 2 Joule                                      D. 6 Joule
    B. 4 Joule                                      E. 8 Joule
    C. 5 Joule                                      (Kunci Jawaban: B. 4 Joule)

2) Sebuah benda ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 60° dan dengan energi kinetik 400 J. Jika g = 10 m/s², maka energi kinetik benda pada  saat mencapai titik tertinggi adalah . . . joule. [UMPTN 1993 Rayon B]
    A. 25                                           D. 150
    B. 50                                           E. 200
    C. 100                                          (Kunci Jawaban: C. 100)

3) Sebuah benda dilemparkan dari permukaan tanah, dan lintasannya berbentuk parabola seperti yang diperlihatkan gambar di bawah dengan data yaitu: energi kinetik  di A (EK A) = 600 Joule, energi potensial di B (EP ) = 400 Joule, perbedaan waktu dari A  ke B (△tA-B ) = 1,0 s, perbedaan waktu dari A ke D (△tA-D ) = 3,0 s, maka benarkah ...

    (1) △tA-C = 2 s 

    (2) EK B = 200 Joule                                      

    (3) EK D+ EP  D= 600 Joule 

    (4) △TC-D = 1 s 

 [UMPTN 2000 rayon A] 1000 Soal dan Solusi Fisika by Bob Foster

4) Sebuah peluru ditembakan dengan sudut elevasi β (cos β = 3/5) dan kecepatan awal 200 m/s  . Apabila massa peluru 40 gram g = 10 m/s²  , energi potensial peluru setelah bergerak 7 sekon adalah...  [Master Fisika hal.84]
A. 245 joule                                    D.   875 joule
B. 350 joule                                    E.   900 joule
C. 800 joule                                    (Kunci jawaban: B)

5) Sebuah benda ditembakkan miring ke atas dengan sudut elevasi 30° dan  dengan energi kinetik 800 J. Jika g = 10 m/s , berapakah energi kinetik dan  energi potensial benda pada saat mencapai titik tertinggi? [Seribu Pena Fisika  SMU Jilid 1 hal.118]
(Kunci jawaban: 600 J dan 200 J)

Beberapa Konsep Gerak Parabola

Ide untuk menganalisis gerak parabola telah dikemukakan oleh Galileo dalam tulisannya yang berjudul “ Discources on Two New Science”.

Gerak parabola dapat dianalisis dengan meninjau gerak lurus beraturan pada sumbu horizontal (sumbu x) dan gerak lurus berubah beraturan pada sumbu vertikal (sumbu y) secara terpisah.

Tiap gerak ini tidak saling mempengaruhi, tetapi gabungannya tetap menghasilkan gerak parabola.

Gerak lurus berubah beraturan pada sumbu y merupaka akibat dari adanya percepatan gravitasi yang disebabkan oleh bumi.

Pada perhitungan menggunakan rumus gerak lurus berubah beraturan nilai percepatan a sama dengan negatif percepatan gravitasi bumi g, sehingga a = - g.

Ketika benda bergerak mengikuti gerak lintasan parabola, semakin ke atas kecepatan benda semakin berkurang sehingga pada saat benda mencapai titik tertinggi kecepatannya sama dengan nol, sedangkan kecepatan dalam arah sumbu x tidak mengalami perubahan (tetap).

Untuk mencapai titik terjauh diperlukan waktu sebanyak dua kali waktu untuk mencapai titik tertinggi.

Jarak terjauh (jarak horizontal ke titik terjauh) sama dengan dua kali jarak horizontal ke titik tertinggi pada sumbu x.

Vektor Posisi, Kecepatan dan Percepatan pada Gerak Parabola

Which is accelerating the most? (see photo)

In the photo, one apple and one orange are moving up while the other two fruits are moving down.

Which one the correct:

If you throw a stone horizontally out over the surface of a lake, the time it is in the air (i.e., before it hits the water) is determined only by?

A. the height from which you throw it.

B. the height from which you throw it and its initial speed.

C. its initial speed and the horizontal distance to the point where it splashes down.

SOLUTION As we've just learned, the horizontal and vertical components of a projectile's motion are independent. Therefore, the stone reaches the water at the same time as a rock that was dropped vertically from the same starting height. The time required for the stone to reach the water depends only on the height from which it is thrown, so answer A is the correct one. The distance the stone travels before splashing down, however, depends on both the height from which it is thrown and the speed with which it is thrown.

Independence of horizontal and vertical motion. In the vertical direction, a projectile behaves like a freely falling object; in the horizontal direction, it moves with constant velocity

Vektor Posisi dan Kecepatan pada Gerak Parabola

Vektor kecepatan : v = vx i + vy j

Kecepatan awal : v0 = v0x i + v0y j

Vektor posisi : r = x i + y j

arah sumbu x berlaku GLBB

arah sumbu y berlaku GLBB

Tinggi maksimum dan Jarak Maksimum pada Gerak Parabola

Tinggi maksimum dicapai pada saat kecepatan peluru searah sumbu y sama dengan nol.

Jarak maksimum dicapai saat posisi peluru searah sumbu y sama dengan nol.

Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal: v0 = (100 i + 50 j) m/s dengan g = 10 m/s2. Tentukan:

a. Kecepatan peluru saat t = 4 s

b. Besar kecepatan dan sudut arah peluru

c. Posisi titik tertinggi

d. Posisi titik terjauh

Bahan bacaan:

College Physics.—9th. Ed. Sears & Zemansky’s. Hugh D. Young. Addison Wesley.
Fisika Dasar 2. Teori dan Implementasinya, untuk kelas XI SMA dan MA Program IPA. Budi Purwanto. Penerbit Tiga Serangkai. 2007

Menyelidiki Jarak Tertinggi dan Jarak Terjauh

Kerja Ilmiah berikut bertujuan untuk menyelidiki jarak tertinggi dan jarak terjauh pada Gerak Parabola.

Alat dan Bahan:
1. Air ledeng dari kran
2. Selang air
3. Busur derajat
4. Meteran

Langkah Kerja:

1. Pasang selang air pada kran. Posisi selang dibuat 30° terhadap bidang horizontal.

2. Ukurlah jarak tertinggi dan jarak terjauh dari semprotan air.

3. Ulangilah langkah 1 dan 2 dengan sudut elevasi yang berbeda-beda. Kemudian, tulislah hasilnya dalam tabel berikut.

4. Apa yang dapat Anda simpulkan dari kerja ilmiah ini?

Buatlah laporan tugas lengkap dengan hasil diskusi, foto dan penjelasan yang diperlukan.
Lengkapi dengan tinjauan pustaka yang relevan.

sumber: Cerdas Belajar Fisika untuk kelas XI, Penulis Kamajaya

Bangku Terbang dan Komidi Putar

Bangku Terbang

Naiklah bangku terbang (lihat gambar) yang banyak terdapat di tempat-tempat hiburan/rekreasi anak-anak. Kamu akan merasa terdorong ke samping. Mengapa?

Jawab:
Kamu merasa terdorong ke samping karena kamu mendapatkan gaya sentrifugal.


----------------

Melempar dari Komidi Putar

Naiklah komidi putar. Lemparkan batu. Apakah lintasan batu akan melingkar? Mengapa?

Jawab:
Lintasan batu akan berbentuk parabola seperti pada gambar.Menurut pengamat di luar komidi putar, kecepatan batu arahnya selalu menyinggung lingkaran. Ketika batu dilepas, kecepatan batu arahnya arah AB. Menurut hukum I Newton, batu ini cenderung akan bergerak dalam arah AB. Batu akan jatuh karena ada gravitasi, sehingga lintasan batu berbentuk parabola.

Sumber IPA Fisika Gasing 2 untuk SMP/MTs Kelas VIII, Yohanes Surya, Penerbit PT Grasindo, PT Kandel

Gol Cantik Robin Van Persie Piala Dunia 2014

Gol cantik yang dilakukan Robin Van Persie saat menjebol gawang Spanyol tadi pagi merupakan sebuah demonstrasi gerak parabola (jika dianggap tidak ada hambatan udara). 

Gerak parabola terjadi pada benda yang mengalami dua komponen gerak yang saling tegak lurus, dimana pada komponen arah horizontal, komponen kecepatan mendatar benda adalah tetap. Sedangkan pada arah vertikal, benda mendapat tarikan gravitasi, sehingga komponen kecepatan pada arah vertikal akan berubah secara teratur!

Kalau kita menganggap, sudut gerak bola setelah disundul adalah 30 derajat terhadap arah mendatar dan jarak mendatar Van Persie ketika menyundul bola dari gawang adalah sejauh sekitar jarak kotak penalti (11 m), maka kita bisa meng-estimasi, yakni bahwa kecepatan bola setelah disundul Van Persie hanya sekitar 10 - 15 m/s..

Tapi yang lebih penting dari ini semua perhitungan ini adalah...GOLLLLLLL!

sumber

Roller Coaster Menerapkan Konsep Fisika?

Pernahkah Anda bermain ke taman bermain? Di sana mungkin Anda menemukan permainan semacam roller coaster. Pernahkah Anda menaikinya? Bagaimana rasanya? Pernahkah Anda berpikir bahwa roller coaster menerapkan konsep fisika?

Pada roller coaster, penumpang menaiki kendaraan yang tidak bermesin. Kendaraan ini dinaikkan ke puncak bukit pertama dengan menggunakan semacam ban berjalan (conveyor belt), seperti pegangan tangan pada tangga berjalan (eskalator). Lintasan naik ini dibuat tidak terlalu curam, karena makin curam lintasan, makin besar daya motor penggerak ban berjalannya (biaya yang dikeluarkan lebih mahal). Puncak bukit pertama dibuat lebih tinggi dari puncak bukit selanjutnya ataupun dari tinggi loop (lintasan berbentuk tetes air). Hal ini bertujuan agar kendaraan memiliki energi potensial yang cukup besar sehingga mampu melintasi seluruh lintasan dengan baik.

Ketika meluncur dari bukit pertama, penumpang dilepas dan jatuh bebas dipercepat. Agar efek jatuh bebas ini dapat lebih dirasakan, lintasan luncuran dibuat berbentuk seperti sebuah parabola (lintasan benda di bawah medan gravitasi). Gerakan turun dipercepat ini membuat jantung dan alat-alat tubuh sedikit terangkat dari tempatnya semula (inersia). Efek inersia inilah yang memberikan efek-efek tertentu seperti rasanya mau

terbang, rasa mual, dan jantung berdesir.

Memasuki loop, penumpang dihadapkan pada loop yang seperti tetes cair. Loop tidak dibuat seperti lingkaran penuh karena pada titik terendah loop yang berbentuk lingkaran penumpang akan mengalami bobot 6 kali bobot semula. Bobot sebesar ini membahayakan penumpang karena darah tidak mampu mengalir ke otak, mata berkunang-kunang, dan pingsan.

Di puncak loop, penumpang tidak akan jatuh karena gaya sentrifugal yang dirasakan mampu mengimbangi gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi.

Gaya sentrifugal juga dirasakan penumpang saat melintasi belokanbelokan tajam yang dibuat sepanjang lintasan. Saat penumpang berbelok ke kanan, penumpang akan terlempar ke kiri. Sebaliknya, ketika roller coasterberbelok ke kiri, penumpang akan terlempar ke kanan. Penumpang akan terlempar lebih keras jika berpegang erat-erat pada batang pengaman. Oleh karena itu, penjaga taman hiburan biasanya menyarankan penumpang untuk membiarkan tangannya bebas sambil berteriak-teriak agar lebih nyaman.

(Dikutip seperlunya dariFisika untuk Semua, Yohanes Surya, 2004)

Sumber: Fisika 1 Untuk SMA/MA Kelas X Setya Nurachmandani