Materi Gerak Parabola dari Definisi, Rumus, dan Contoh

Hai Quipperian, tentu kamu pernah melihat seorang atlet menendang bola ke arah gawang, kan? Tapi, apakah pernah kamu memperhatikan bentuk lintasan bolanya? Jika diperhatikan secara saksama, ternyata bentuk lintasan bolanya menyerupai setengah lingkaran lho, atau kamu mengenalnya sebagai bentuk parabola, sehingga jenis geraknya disebut sebagai gerak parabola. Apa yang yang dimaksud gerak parabola? Yuk, simak selengkapnya di artikel ini.

Apa itu Gerak Parabola?

Gerak parabola adalah gerak yang terdiri dari dua komponen kecepatan (kecepatan sumbu-x dan sumbu-y) dan seluruh lintasannya dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Lantas, mengapa disebut gerak parabola?

Jika diuraikan, gerak parabola merupakan perpaduan antara gerak lurus beraturan (GLB) di arah sumbu-x dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) di arah sumbu-y. Artinya, kecepatan benda pada sumbu-x akan selalu tetap, baik besar maupun arahnya. Sementara itu, kecepatan benda pada sumbu-y akan mengalami GLBB diperlambat akibat pengaruh percepatan gravitasi. Nah, pengaruh gravitasi inilah yang menyebabkan gerak bendanya melengkung sehingga disebut gerak parabola.

Adapun contoh gambar gerak parabola adalah sebagai berikut.

Sumber: https://engineersfield.com/projectile-motion/ 

Saat anak melemparkan bola dengan kecepatan dan sudut elevasi tertentu, bola akan bergerak ke atas hingga mencapai ketinggian maksimum. Setelah itu, barulah bola kembali turun hingga mencapai jangkauan maksimumnya dengan lintasan melengkung. Menurut Quipperian, jika lemparan anak membentuk sudut elevasi 90^o, apa yang akan terjadi? Buat PR, ya! ☺

Apa Saja Ciri dari Gerak Parabola?

Jika gerak parabola terdiri dari gerak lurus dan gerak lurus berubah beraturan, lalu apa ciri yang membedakannya dengan dua gerak tersebut?

• Dipengaruhi oleh gaya gravitasi di seluruh lintasannya.
• Memiliki sudut elevasi, yaitu sudut lemparan awal.
• Kecepatan di setiap titik di sepanjang lintasannya merupakan perpaduan antara kecepatan sumbu-x (glb) dan sumbu-y (glbb).
• Selalu memiliki titik tinggi atau maksimum dan jarak terjauh atau  jangkauan maksimum.
• Bentuk lintasannya melengkung.

Komponen Gerak Parabola

Seperti pembahasan sebelumnya, gerak parabola memiliki komponen kecepatan yang searah sumbu-x dan sumbu-y. Kedua komponen kecepatan ini saling tegak lurus, dengan kecepatan yang searah sumbu-x selalu tetap, baik besar dan arahnya. Perhatikan grafik gerak parabola berikut.

Dari grafik di atas, tanda panah hijau menunjukkan kecepatan benda di suatu titik tertentu. Sementara itu, tanda panah orange menunjukkan komponen kecepatan yang searah sumbu-x dan sumbu-y dengan arah v_x dan v_y selalu tegak lurus di setiap lintasan. Saat berada di titik tertingginya, kecepatan yang searah sumbu-y bernilai nol. Artinya, hanya berlaku kecepatan sumbu-x (v_x). Titik di mana benda berhenti disebut jangkauan maksimum atau titik terjauh.

Apa Saja Contoh Gerak Parabola?

Contoh gerak parabola dalam kehidupan sehari-hari, yaitu sebagai berikut.

1. Peluru yang ditembakkan akan membentuk gerak parabola.
2. Bom yang dijatuhkan dari pesawat akan membentuk lintasan melengkung akibat pengaruh gaya gravitasi.
3. Bola yang ditendang dengan sudut elevasi tertentu ke arah gawang atau kawan akan membentuk lintasan melengkung.
4. Gerakan seorang atlet saat melakukan lompat jauh. Tepat saat mendekati bak pasir, atlet akan melompat dengan membentuk lintasan seperti parabola.
5. Bola basket yang dilemparkan ke arah ring.

Rumus Gerak Parabola

Saat mempelajari gerak peluru atau parabola, ada beberapa rumus yang harus kamu perhatikan. Jika perlu, buatlah highlight untuk rumus-rumus tersebut. Adapun yang rumus-rumus yang dimaksud adalah sebagai berikut.

1. Rumus kecepatan pada sumbu-x dalam gerak parabola

Dengan:

v₀ = rumus kecepatan awal gerak parabola (m/s);

v_x = komponen kecepatan searah sumbu-x (m/s); dan

𝛼 = sudut elevasi (sudut yang dibentuk antara sumbu-x dan lemparan).

2. Rumus kecepatan pada sumbu-y dalam gerak parabola

Dengan:

v₀ = kecepatan awal (m/s);

v_y = komponen kecepatan searah sumbu-x (m/s);

g = percepatan gravitasi (m/s²); 

t = waktu (s); dan

𝛼 = sudut elevasi (sudut yang dibentuk antara sumbu-x dan lemparan).

3. Rumus titik maksimum gerak parabola

Dengan:

y_maks = tinggi maksimum gerak parabola (m);

v₀ = kecepatan awal (m/s);

g = percepatan gravitasi (m/s²); dan

𝛼 = sudut elevasi (sudut yang dibentuk antara sumbu-x dan lemparan).

4. Rumus jarak terjauh gerak parabola

Dengan:

x_maks = jarak terjauh gerak parabola (m);

v₀ = kecepatan awal (m/s);

g = percepatan gravitasi (m/s²); dan

𝛼 = sudut elevasi (sudut yang dibentuk antara sumbu-x dan lemparan).

5. Rumus waktu untuk mencapai tinggi maksimum

Dengan:

t_maks = waktu untuk mencapai tinggi maksimum (s);

v₀ = kecepatan awal (m/s);

g = percepatan gravitasi (m/s²); dan

𝛼 = sudut elevasi (sudut yang dibentuk antara sumbu-x dan lemparan).

Setelah kamu tahu rumus-rumus pada gerak parabola, yuk geser ke contoh soal!

Contoh Soal Gerak Parabola

Berikut ini beberapa contoh soal gerak parabola yang bisa kamu jadikan referensi belajar.

Contoh soal 1

Sebutir peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 20 m/s dan sudut elevasi 30^o. Lamanya peluru berada di udara adalah ….

1. 3 s
2. 4 s
3. 2,5 s
4. 2 s
5. 1,5 s

Pembahasan:

Diketahui:

v₀  = 20 m/s

α = 30^o

Ditanya: t_2maks = …?

Jawab:

Untuk mencari lamanya peluru di udara, kamu bisa menggunakan 2 x rumus waktu untuk mencapai tinggi maksimum seperti berikut.

Jadi, lamanya peluru di udara adalah 2 s.

Jawaban: D

Contoh soal 2

Seorang atlet terkena tendangan penalti. Pada saat penalti, atlet menendang bola ke gawang dengan kecepatan 8 m/s. Ternyata, bola tersebut tepat masuk ke dalam gawang. Jika jarak antara atlet dan gawangnya 6,4 m, sudut elevasi tendangan atlet tersebut adalah ….

1. 30^o
2. 45^o
3. 90^o
4. 60^o
5. 75^o

Pembahasan:

Diketahui:

Ditanya: α = …?

Jawab:

Untuk mencari sudut elevasi, gunakan persamaan berikut.

Jadi, sudut elevasi tendangan atlet tersebut adalah 45^o.

Jawaban: B

Contoh soal 3

Saat sedang latihan sepak bola, Heru menendang bola dengan kecepatan (10i + 14j) m/s. Setelah bola berhasil melampaui titik tertingginya, bola tersebut menabrak atap suatu toko yang tingginya 4,8 m. Waktu yang dibutuhkan oleh bola mulai ditendang sampai menabrak atap toko adalah ….

1. 1,6 s
2. 2,4 s
3. 4,8 s
4. 3,2 s
5. 1,5 s

Pembahasan:

Diketahui:

v = 10i + 14j

v_0x = 10 m/s

v_0y = 14 m/s

y_{atap toko}  = 4,8 m

Ditanya: t_tot =…?

Pembahasan:

Adapun penggambaran kasus pada soal adalah sebagai berikut.

Pertama, Quipperian harus mencari waktu yang dibutuhkan untuk mencapai tinggi maksimum.

Selanjutnya, tentukan tinggi maksimumnya dengan persamaan berikut.

Kemudian, tentukan jarak antara ketinggian maksimum dan rumah.

Tentukan waktu yang dibutuhkan oleh bola untuk menempuh jarak dari ketinggian maksimum ke rumah.

Total waktu yang diperlukan bola mulai awal ditendang sampai menabrak rumah.

Jadi, waktu yang dibutuhkan oleh bola mulai ditendang sampai menabrak rumah adalah 1,6 s.

Jawaban: A

Kesimpulan

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa gerak parabola terjadi akibat perpaduan kecepatan benda pada sumbu-x dan sumbu-y, di mana kedua kecepatan saling tegak lurus. Besaran fisika yang mempengaruhi gerak parabola, meliputi kecepatan, waktu, percepatan gravitasi, sudut elevasi, dan kecepatan awal.

Sampai sini, semoga Quipperian paham ya. Itulah pembahasan Quipper Blog tentang gerak parabola. Untuk materi lengkapnya bisa kamu lihat di Quipper Video. Selain materi, kamu juga akan mendapatkan penjelasannya secara langsung oleh tutor kece Quipper Video. Yuk, buruan. Salam Quipper!