Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 30akar2 m/s dengan sudut elevasi 45°, g=10 m/s^2

a. Peluru tersebut mencapai ketinggian maksimum di detik ke 3 s, pada posisi (90 m, 45 m) dan pada kecepatan 30 m/s.

b. Peluru dapat mengenai sasaran di titik A yang jarak horizontalnya 120 m pada detik ke 4, di ketinggian 40 m, dengan kecepatan 10√10 m/s.  

Pembahasan

Fenomena yang ada dalam kasus ini merupakan gerak parabola. Gerak parabola membentuk lintasan melengkung. Gerak parabola merupakan perpaduan antara gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Gerak lurus beraturan berlaku untuk gerakan horizontal atau searah sumbu X. Sementara, gerak lurus berubah beraturan berlaku untuk gerakan vertikalnya atau searah sumbu Y.

Pada gerakan horizontal, tidak ada gaya yang mempercepat atau memperlambat benda secara horizontal selama benda bergerak. Gaya dorong yang dalam kasus ini berasal dari senapan dan serta merta menghilang sesaat setelah peluru terlepas dari senapan. Gaya dorong hanya berlaku selama peluru berada dalam kontak dengan sistem senapan. Selebihnya, peluru bergerak dengan energi kinetik yang dimilikinya, yang diperoleh dari dorongan senapan. Dengan demikian, peluru akan konsisten bergerak di arah yang kita sasarkan pada kecepatan yang sama dengan kecepatan awalnya.  

Sementara itu, selama pergerakan benda ke atas atau ke arah vertikal, terdapat gaya yang bekerja pada benda, yakni gaya gravitasi. Tidak seperti gaya dorong yang kita lakukan terhadap benda yang hanya bekerja di awal selama terjadi kontak, gaya gravitasi bekerja sepanjang waktu karena ia bekerja bukan dengan kontak, melainkan dengan medan. Akibatnya, sepanjang perjalanan, kecepatan vertikal benda berubah. Perubahan pada kecepatan ini jelas termasuk contoh gerak lurus berubah beraturan.  

Gerakan peluru yang ditembakkan dengan kecepatan 30√2 m/s dengan sudut elevasi 45° adalah contoh kasus gerak parabola. Rumus-rumus gerak parabola dapat kamu pelajari di gambar terlampir.  

a. Waktu, posisi dan kecepatan di titik puncak

Untuk mencari waktu yang diperlukan untuk mencapai titik tertinggi adalah sebagai berikut.

t = v₀. sin θ / g

t = 30√2 m/s. sin 45° / (10 m/s²)

t = 30√2 m/s. 0,5√2 / (10 m/s²)

t = 30 m/s / (10 m/s²)

t = 3 s

Untuk mencari ketinggian maksimum yang dicapai peluru kamu dapat menggunakan cara sebagai berikut.

H = v₀² sin² θ / (2 g)

H = (30√2 m/s)² sin² 45° / (2. 10 m/s²)

H = 1.800 m²/s² (0,5√2)² / (20 m/s²)

H = 90 m. 0,5

H = 45 m

Sementara jarak horizontal saat peluru mencapai titik puncaknya dapat kamu hitung dengan cara sebagai berikut.

x = v₀ cos θ. t

x = 30√2 m/s. cos 45°. 3 s

x = 90√2 m. 0,5√2

x = 90 m

Pada saat mencapai titik tertinggi, kecepatan benda yang mengalami gerak parabola hanya dipengaruhi oleh kecepatan horizontalnya, sebab kecepatan vertikan bernilai 0. Sehingga, kecepatan benda di titik tertinggi adalah

vx = v₀ cos θ

vx = 30√2 m/s. cos 45°

vx = 30√2 m/s. 0,5√2

vx = 30 m/s

b. Waktu, posisi dan kecepatan di titik x = 120 m

Untuk mencari waktu yang dibutuhkan untuk mencapai jarak horizontal tertentu, kamu dapat menghitungnya dengan cara sebagai berikut.

t = x / (v₀ cos θ)

t = 120 m / (30√2 m/s. cos 45°)

t = 120 m / (30√2 m/s. 0,5√2)

t = 120 m / (30 m/s)

t = 4 s

Untuk mencari ketinggian saat t = 4 s, kamu dapat menghitungnya dengan cara sebagai berikut.

y = v₀. sin θ . t – 1/2 gt²

y = 30√2 m/s. sin 45°. 4 s – ½. 10 m/s². (4 s)²

y = 120√2 m. 0,5√2 – 5 m/s². 16 s²

y = 120 m – 80 m

y = 40 m

Untuk mencari kecepatanan saat t = 4 s, kamu dapat menghitungnya dengan cara sebagai berikut.

vy = v₀. sin θ – gt

vy = 30√2 m/s. sin 45° – 10 m/s². 4 s

vy = 30√2 m/s. 0,5√2 – 40 m/s

vy = 30 m/s – 40 m/s

vy = -10 m/s (tanda negatif menunjukkan peluru sedang bergerak ke bawah karena telah melewati titik tertingginya)

vx = v₀ cos θ

vx = 30√2 m/s. cos 45°

vx = 30√2 m/s. 0,5√2

vx = 30 m/s

Maka,

v = √((vx)²  + (vy)²)

v = √((30 m/s)²  + (10 m/s)²)

v = √(900 m²/s²  + 100 m²/s²)

v = √(1.000 m²/s²)

v = 10√10 m/s

Pelajari lebih lanjut  

1. Materi tentang GLBB brainly.co.id/tugas/17018975  

2. Materi tentang kombinasi GLBB dan GLB brainly.co.id/tugas/17071191  

3. Materi tentang gerak parabola brainly.co.id/tugas/17679138  

————————————————————————-  

Detil Jawaban  

Kelas : 8  

Mapel : Fisika  

Bab : Bab 1 – Gerak  

Kode : 8.6.1  

Kata Kunci : gerak parabola