Gerak Parabola

Analisa Gerak Parabola

A. Diagram Vektor dan Karakteristik Lintasan

Gerak Parabola merupakan perpaduan dua gerak independen yang saling tegak lurus: Gerak Lurus Beraturan (GLB) pada sumbu horizontal (\(X\)) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada sumbu vertikal (\(Y\)) di bawah pengaruh percepatan gravitasi bumi secara konstan.

Rendered by QuickLaTeX.com

B. Persamaan Kinematika Gerak Parabola

1. Gerak Mendatar (Sumbu-X: GLB)

Pada sumbu horizontal berlaku percepatan nol (\(a_x = 0\)), sehingga laju mendatar konstan:

\[
\begin{aligned}
v_x &= v_{0x} = v_0 \cos\theta \\
x &= v_x \cdot t = (v_0 \cos\theta) \cdot t
\end{aligned}
\]

2. Gerak Vertikal (Sumbu-Y: GLBB)

Pada sumbu vertikal bekerja percepatan gravitasi konstan ke bawah (\(a_y = \:-\:g\)):

\[
\begin{aligned}
v_y &= v_{0y} \:-\: g \cdot t = v_0 \sin\theta \:-\: g \cdot t \\
y &= y_0 + (v_0 \sin\theta) \cdot t \:-\: \frac{1}{2} g t^2 \\
v_y^2 &= v_{0y}^2 \:-\: 2g(y \:-\: y_0)
\end{aligned}
\]

3. Vektor Kecepatan Total dan Arah Gerak

\[
v = \sqrt{v_x^2 + v_y^2} \quad \text{dengan arah gerak:} \quad \tan\alpha = \frac{v_y}{v_x}
\]

*Di titik puncak (\(y_{\max}\)), komponen vertikal tepat nol (\(v_y = 0\)), sehingga besar kecepatan bernilai minimum: \(v = v_x = v_0 \cos\theta\).

C. Formula Khusus Lintasan Simetris (\(y_0 = 0\))

  • Waktu mencapai ketinggian puncak (\(t_p\)):
    \[ t_p = \frac{v_0 \sin\theta}{g} \]
  • Ketinggian maksimum (\(y_{\max}\)):
    \[ y_{\max} = \frac{v_0^2 \sin^2\theta}{2g} \]
  • Waktu total di udara:
    \[ t_{\text{total}} = 2 \cdot t_p = \frac{2v_0 \sin\theta}{g} \]
  • Jangkauan mendatar terjauh (\(x_{\max}\)):
    \[ x_{\max} = \frac{v_0^2 \sin 2\theta}{g} \]
Soal 01
Single Choice
Tingkat: Mudah
Sebuah bola sepak ditendang dari tanah dengan kecepatan awal \(20\,\text{m/s}\) dan membentuk sudut elevasi \(60^\circ\) terhadap bidang mendatar. Jika percepatan gravitasi bumi \(g = 10\,\text{m/s}^2\), maka besar kecepatan bola pada saat berada di titik tertinggi lintasannya adalah ….
(A)  \(0\,\text{m/s}\)
(B)  \(10\,\text{m/s}\)
(C)  \(10\sqrt{3}\,\text{m/s}\)
(D)  \(15\,\text{m/s}\)
(E)  \(20\,\text{m/s}\)
Soal 02
Single Choice
Tingkat: Mudah
Sebuah peluru mainan ditembakkan dari permukaan tanah dengan kecepatan awal \(40\,\text{m/s}\) pada sudut elevasi \(30^\circ\). Jika gesekan udara diabaikan dan \(g = 10\,\text{m/s}^2\), maka tinggi maksimum yang dicapai peluru tersebut adalah ….
(A)  \(15\,\text{m}\)
(B)  \(20\,\text{m}\)
(C)  \(25\,\text{m}\)
(D)  \(30\,\text{m}\)
(E)  \(40\,\text{m}\)
Soal 03
Matrix (Benar/Salah)
Tingkat: Mudah
Tentukan nilai kebenaran dari masing-masing pernyataan terkait gerak parabola berikut!
Pernyataan Benar Salah
(1) Komponen kecepatan arah horizontal (\(v_x\)) selalu konstan di setiap titik lintasan. ◯ ◯
(2) Percepatan total benda pada saat berada di titik tertinggi bernilai nol. ◯ ◯
(3) Jangkauan mendatar terjauh maksimum dicapai jika sudut elevasi tembakan adalah \(45^\circ\). ◯ ◯
Urutan nilai kebenaran yang tepat berturut-turut adalah ….
(A)  Benar – Benar – Benar
(B)  Benar – Salah – Benar
(C)  Salah – Benar – Benar
(D)  Benar – Salah – Salah
(E)  Salah – Salah – Benar
Soal 04
Single Choice
Tingkat: Sedang
Sebuah batu dilontarkan dari tanah dengan kecepatan awal \(50\,\text{m/s}\) dan sudut elevasi \(\theta\) (\(\sin\theta = 0{,}6\) dan \(\cos\theta = 0{,}8\)). Perhatikan ilustrasi posisi lintasan batu berikut:

Rendered by QuickLaTeX.com

Koordinat posisi batu \((x, y)\) pada saat \(t = 2\,\text{s}\) setelah pelemparan adalah ….
(A)  \((60\,\text{m},\ 40\,\text{m})\)
(B)  \((80\,\text{m},\ 30\,\text{m})\)
(C)  \((80\,\text{m},\ 40\,\text{m})\)
(D)  \((100\,\text{m},\ 40\,\text{m})\)
(E)  \((80\,\text{m},\ 60\,\text{m})\)
Soal 05
Single Choice
Tingkat: Sedang
Benda dilontarkan dengan kecepatan awal \(20\sqrt{2}\,\text{m/s}\) pada sudut elevasi \(45^\circ\). Jika percepatan gravitasi \(g = 10\,\text{m/s}^2\), maka besar kecepatan total benda saat \(t = 0{,}5\,\text{s}\) setelah peluncuran adalah ….
(A)  \(15\,\text{m/s}\)
(B)  \(20\,\text{m/s}\)
(C)  \(25\,\text{m/s}\)
(D)  \(20\sqrt{2}\,\text{m/s}\)
(E)  \(30\,\text{m/s}\)
Soal 06
Multiple Choice
Tingkat: Sedang
Sebuah peluru ditembakkan dari tanah mendatar dengan kecepatan awal \(50\,\text{m/s}\) pada sudut elevasi \(37^\circ\) (\(\sin 37^\circ = 0{,}6; \cos 37^\circ = 0{,}8\)) dan percepatan gravitasi bumi \(g = 10\,\text{m/s}^2\). Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut:
  1. Waktu yang dibutuhkan peluru untuk mencapai titik puncak adalah \(3\,\text{s}\).
  2. Ketinggian maksimum yang dapat dicapai peluru adalah \(45\,\text{m}\).
  3. Jangkauan mendatar maksimum peluru saat menyentuh tanah adalah \(240\,\text{m}\).
  4. Besar kecepatan peluru saat menyentuh tanah kembali adalah \(40\,\text{m/s}\).
Pernyataan yang bernilai benar adalah ….
(A)  (1), (2), dan (3) SAJA yang benar
(B)  (1) dan (3) SAJA yang benar
(C)  (2) dan (4) SAJA yang benar
(D)  Hanya (4) yang benar
(E)  Seluruh pernyataan benar
Soal 07
Single Choice
Tingkat: Sedang
Sebuah proyektil ditembakkan dari tanah dengan sudut elevasi \(\theta\). Jika nilai ketinggian maksimum yang dicapai proyektil sama persis dengan seperempat dari jarak jangkauan mendatar terjauhnya (\(y_{\max} = \frac{1}{4} x_{\max}\)), maka besar sudut elevasi \(\theta\) adalah ….
(A)  \(30^\circ\)
(B)  \(37^\circ\)
(C)  \(45^\circ\)
(D)  \(53^\circ\)
(E)  \(60^\circ\)
Soal 08
Single Choice
Tingkat: Sulit
Sebuah meriam diletakkan di puncak tebing setinggi \(70\,\text{m}\) di tepi laut. Meriam menembakkan peluru dengan kelajuan awal \(50\,\text{m/s}\) pada sudut elevasi \(30^\circ\). Perhatikan sketsa lintasan tembakan berikut:

Rendered by QuickLaTeX.com

Jika \(g = 10\,\text{m/s}^2\), maka waktu yang dibutuhkan peluru sejak ditembakkan hingga jatuh di permukaan air laut adalah ….
(A)  \(4\,\text{s}\)
(B)  \(5\,\text{s}\)
(C)  \(6\,\text{s}\)
(D)  \(7\,\text{s}\)
(E)  \(8\,\text{s}\)
Soal 09
Matrix (Benar/Salah)
Tingkat: Sulit
Pesawat bantuan kemanusiaan terbang mendatar pada ketinggian \(500\,\text{m}\) dengan kelajuan konstan \(100\,\text{m/s}\). Kotak bantuan dijatuhkan secara mendatar menuju sasaran di tanah lapang (\(g = 10\,\text{m/s}^2\)):

Rendered by QuickLaTeX.com

Pernyataan Benar Salah
(1) Waktu yang dibutuhkan kotak bantuan hingga menyentuh tanah adalah \(10\,\text{s}\). ◯ ◯
(2) Jarak mendatar kotak bantuan dari titik pelepasan hingga mendarat adalah \(1.000\,\text{m}\). ◯ ◯
(3) Besar kecepatan kotak bantuan sesaat sebelum menyentuh tanah tepat bernilai \(100\,\text{m/s}\). ◯ ◯
Urutan nilai kebenaran yang tepat berturut-turut adalah ….
(A)  Benar – Benar – Benar
(B)  Benar – Benar – Salah
(C)  Benar – Salah – Benar
(D)  Salah – Benar – Salah
(E)  Salah – Salah – Benar
Soal 10
Single Choice
Tingkat: Sulit
Sebuah proyektil dilontarkan dari titik asal \((0, 0)\) dengan kelajuan awal \(20\,\text{m/s}\). Proyektil tersebut ditargetkan harus tepat menembus pusat sasaran yang berada di koordinat \((x, y) = (20\,\text{m},\ 10\,\text{m})\):

Rendered by QuickLaTeX.com

Jika percepatan gravitasi bumi \(g = 10\,\text{m/s}^2\), maka salah satu besar sudut elevasi penembakan \(\theta\) yang memenuhi adalah ….
(A)  \(30^\circ\)
(B)  \(37^\circ\)
(C)  \(45^\circ\)
(D)  \(53^\circ\)
(E)  \(60^\circ\)
0
Konsultasi Belajar
Ruang diskusi terbuka untuk mendampingi pemahaman belajar Anda.
×
Robot Asisten Belajar
Online • BenangLurus AI
Halo! Ada soal, tugas, atau konsep materi pelajaran yang ingin kamu tanyakan hari ini? Kamu juga bisa menyisipkan foto/dokumen soal, lho!