20 Contoh Soal Gerak Parabola Beserta Jawabannya

tirto.id - Gerak parabola merupakan salah satu materi fisika SMA. Dalam materi gerak parabola, siswa diharapkan bisa menganalisis gerak parabola dengan menggunakan vektor, hingga memahami makna fisis dan juga contoh penerapannya.

Pada dasarnya contoh gerak parabola mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh gerak parabola terlihat saat seseorang melempar bola, menendang bola, melompat maju, menembakkan peluru, dan masih banyak lagi lainnya.

Untuk mengetahui lebih lanjut, simak penjelasan berikut mengenai rangkuman materi gerak parabola. Selain itu, terdapat contoh soal gerak parabola beserta jawabannya untuk membantu lebih lanjut dalam memahami materi ini.

Materi Gerak Parabola: Pengertian, Jenis, Contoh

Gerak parabola adalah kombinasi antara gerak lurus beraturan (GLB) pada arah horizontal dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB) pada arah vertikal.

Gerak parabola sering dikenal sebagai gerak peluru dan dapat ditemui dalam berbagai situasi, seperti lemparan bola, tendangan bola, tembakan peluru dari senapan, atau saat atlet melakukan lompat jauh dan lompat tinggi.

Gerak parabola memiliki beberapa jenis, tergantung pada kondisi awal dan parameter tertentu. Berikut adalah tiga jenis gerak parabola yang umum terjadi:

1. Gerak parabola pada sudut tertentu terhadap garis horizontal

Jenis gerak parabola ini terjadi saat benda dilemparkan atau diberikan kecepatan awal dengan sudut theta (sudut θ) terhadap garis horisontal. Contoh gerakan ini adalah aktivitas seperti lemparan bola sepak, lemparan bola basket ke dalam keranjang, gerakan bola tenis, bola voli, lompat jauh, serta pergerakan peluru atau rudal yang ditembakkan dari permukaan bumi.

2. Gerak parabola pada arah sejajar horizontal dari ketinggian tertentu

Jenis gerak parabola ini terjadi saat benda mendapat kecepatan awal pada ketinggian tertentu dengan arah sejajar horizontal. Contoh gerak parabola jenis ini adalah jatuhnya bom dari pesawat atau benda yang dilemparkan ke bawah dari suatu ketinggian.

3. Gerak parabola dari ketinggian dengan sudut tertentu pada garis horizontal

Gerak parabola jenis ini terjadi ketika benda diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut theta (sudut θ) terhadap garis horizontal. Contoh dari gerakan ini dapat ditemui dalam variasi aktivitas yang melibatkan sudut tertentu terhadap garis horisontal, memberikan lintasan parabola pada pergerakan benda tersebut.

Setiap jenis gerak parabola memiliki karakteristik sendiri tergantung pada kondisi awal dan parameter seperti kecepatan awal, sudut, dan ketinggian. Gerak parabola adalah konsep yang sering digunakan untuk menganalisis pergerakan benda yang terpengaruh oleh gravitasi di bawah pengaruh kecepatan dan sudut tertentu.

Soal Gerak Parabola Beserta Jawabannya

Untuk memahami lebih lanjut tentang gerak parabola, berikut ini contoh soal gerak parabola beserta jawabannya. Sejumlah contoh soal gerak parabola dan jawabannya ini terdiri atas pertanyaan pilihan ganda dan essay.

A. Soal Pilihan Ganda Gerak Parabola

1. Perhatikan sejumlah pernyataan berikut!

1) Lintasan geraknya berbentuk parabola

2) Gerak vertikal pada gerak parabola dipengaruhi oleh gerak horizontalnya.

3) Hanya percepatan gravitasi yang tidak terjadi dalam gerak parabola

4) Pada titik tertinggi, kecepatan vertikal benda bernilai nol.

5) Kecepatan horizontal gerak parabola tidak tergantung pada waktu.

Pernyataan yang benar tentang karakteristik gerak parabola adalah nomor…

A. 1,2, dan 3

B. 1,3, dan 4

C. 1,4, dan 5

D. 2, 3, dan 4

E. 3, 4, dan 5

Jawaban: C

2. Di gerak parabola, vektor kecepatan total dan percepatan benda saling tegak lurus saat

benda terletak di…

A. titik peluncuran awal

B. titik tertinggi

C. titik maksimal akhir

D. tidak ada satu pun titik

E. tidak ada jawaban yang benar

Jawaban: B

3. Sebuah peluru ditembakkan dengan arah horizontal pada kecepatan awal 𝑣0 dan dari ketinggian ℎ

dari permukaan tanah.

(1) Kecepatan awal 𝑣0

(2) Ketinggian ℎ

(3) Percepatan gravitasi

(4) Massa

Jika gesekan dengan udara diabaikan, jarak horizontal yang ditempuh peluru bergantung pada

besaran nomor…

A. (4)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (4)

D. (1), (2), dan (3)

E. (1), (2), (3) dan (4)

Jawaban: D

4. Perhatikan uraian berikut!

Sebuah benda dipengaruhi oleh gerak A dan gerak B. Arah kedua gerak saling tegak lurus.

No.	Gerak A	Gerak B
1	Gerak lurus	Gerak lurus
2	Gerak lurus	Gerak lurus beraturan
3	Gerak lurus beraturan	Gerak lurus beraturan
4	Gerak lurus berubah beraturan	Gerak lurus beraturan
5	Gerak lurus berubah beraturan	Gerak lurus

Dari tabel jenis geraknya, pasangan yang menghasilkan lintasan gerak parabola adalah…

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4 dan 5

E. Salah semua

Jawaban: A

5. Seorang murid menendang bola dengan kecepatan awal dalam arah vertikal 9 m/s dan kecepatan awal dalam arah horizontal 12 m/s. Dalam peristiwa itu, kecepatan awal bola adalah....

A. 15 m/s

B. 14 m/s

C. 17 m/s

D. 23 m/s

E. 16 m/s

Jawaban: A

6. Joni sedang bermain bola dan dia menendang sebuah bola dengan sudut elevasi 45o. Bola jatuh tepat 10 meter di depan Joni. Kecepatan awal dari bola yang ditendang oleh Joni adalah … m/s.

A. 10

B. 20

C. 30

D. 40

E. 50

Jawaban: C

7. Pada saat peluru mencapai titik tertinggi, kecepatan arah vertikal peluru adalah…

A. Nol

B. Tetap

C. Berubah bertambah cepat

D. Berubah bertambah lambat

E. Berubah tidak beraturan

Jawaban: A

8. Sinyo tanpa sengaja menendang bola dengan kecepatan awal 15 m/s dengan sudut elevasi 45°. Panjang lintasan maksimum bola tersebut adalah … m.

A. 22,49

B. 22,50

C. 22,51

D. 22,52

E. 22,53

Jawaban: A

10. Batu akik di lemparkan Reza ke udara sehingga membentuk sudut 53o dengan kecepatan awal 50 m/s. Jika diasumsikan bahwa nilai g=10 m/s2. Posisi batu akik pada t=2s adalah X=… dan Y=…

A. X=20m dan Y=60m

B. X=30m dan Y=60m

C. X=40m dan Y=60m

D. X=20m dan Y=50m

E. X=20m dan Y=40m

Jawaban: A

11. Sebuah kelereng dilemparkan ke udara dan membentuk sudut elevasi sebesar 53o. Jika kelereng tersebut memiliki berat 20 gram dan kecepatan 30 m/s. Energi kinetik ketika kelereng pada saat berada di titik tertinggi adalah …

A. 6,25 joule

B. 5,25 joule

C. 4,25 joule

D. 3,25 joule

E. 2,25 joule

Jawaban: E

12. Sebuah kelereng berada di atas sebuah meja didorong dengan laju sebesar 2 m/s. Ketinggian meja dari lantai adalah 45 cm. Jarak mendatar yang ditempuh kelereng dihitung dari kaki meja adalah …

A. 0,2 m

B. 0,3 m

C. 0,4 m

D. 0,5 m

E. 0,6 m

Jawaban: D

13. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan 60 m/s dan sudut elevasi 30°. Ketinggian maksimum yang dicapai adalah ... meter.

A. 30

B. 45

C. 90

D. 120

E. 150

Jawaban: C

14. Peluru ditembakkan condong ke atas dengan kecepatan awal v = 1,4 x 103 m/s dan mengenai sasaran yang jarak mendatarnya sejauh 2 x 105 m. Bila percepatan gravitasi 9,8m/s2, maka elevasinya adalah n derajat, dengan n sebesar…

A. 30

B. 45

C. 60

D. 90

E. 100

Jawaban: B

15. Perhatikan pernyataan-pernyataan berikut!

1) Kecepatan arah x adalah yang memiliki vektor satuan i sedangkan kecepatan arah y memiliki vektor satuan j.

2) Kecepatan dan posisi merupakan besaran vektor.

3) Pada posisi, benda yang bergerak parabola tidak dipengaruhi oleh kecepatan awal, dan percepatan gravitasi.

4) Posisi vektor satuan i merupakan vektor posisi arah x sedangkan vektor satuan arah j merupakan vektor posisi arah y.

Pernyataan yang benar mengenai vektor posisi dan kecepatan gerak dua dimensi pada gerak parabola adalah...

A. 1, 2, dan 3

B. 1, 3, dan 5

C. 1 dan 2

D. 2 dan 3

E. 1, 2, 3, dan 4

B. Soal Essay Gerak Parabola

1. Jelaskan pengertian gerak parabola dan berikan contoh gerak parabola.

Jawaban:

Gerakan parabola merujuk pada pola gerakan suatu objek yang membentuk lintasan berbentuk parabola. Lintasan ini disebabkan oleh kombinasi gerak horizontal dan vertikal yang memenuhi syarat-syarat tertentu. Berikut adalah beberapa contoh umum gerakan parabola:

a. Lemparan bola

Ketika seorang atlet melempar bola, lintasan bola tersebut membentuk parabola. Contoh: lemparan bola sepak atau lemparan bola basket.

b. Lompat jauh atau lompat tinggi

Gerakan atlet yang melakukan lompat jauh atau lompat tinggi dapat diaplikasikan dalam gerak parabola. Contoh: lompat jauh dalam atletik atau lompat tinggi.

2. Sebutkan jenis gerak parabola yang kamu ketahui.

Jawaban:

Jenis gerak parabola dibedakan berdasarkan kondisi awal dan parameter tertentu yang mempengaruhi lintasan atau pola gerakan suatu objek. Beberapa jenis gerak parabola yang umum ditemui antara lain:

• Gerak parabola pada sudut tertentu terhadap garis horizontal
• Gerak parabola pada arah sejajar horizontal dari ketinggian tertentu
• Gerak parabola dari ketinggian tertentu dengan sudut tertentu terhadap garis horizontal

3. Jelaskan sifat gerakan parabola!

Jawaban:

Gerak parabola memiliki beberapa sifat khas yang dapat diidentifikasi melalui analisis geraknya. Berikut adalah beberapa sifat umum dari gerakan parabola:

a. Lintasan berbentuk parabola

Sifat paling khas dari gerakan parabola adalah lintasan yang dihasilkan membentuk kurva parabola. Lintasan ini merupakan hasil dari kombinasi gerak horizontal dan vertikal yang terjadi secara bersamaan.

b. Sudut lemparan mempengaruhi jarak dan ketinggian

Sudut lemparan pada gerak parabola memengaruhi jarak dan ketinggian maksimum bola. Sudut yang berbeda akan menghasilkan lintasan yang berbeda pula, sehingga pemilihan sudut lemparan dapat digunakan untuk mengontrol lintasan bola.

c. Kecepatan awal menentukan jarak tempuh

Kecepatan awal bola pada gerak parabola akan memengaruhi jarak tempuhnya. Semakin besar kecepatan awal, semakin jauh bola akan mencapai pada lintasan parabola.

d. Percepatan gravitasi memengaruhi gerak vertikal

Percepatan gravitasi berperan dalam mengatur gerak vertikal dari gerak parabola. Bola akan mengalami percepatan negatif di arah vertikal karena gaya gravitasi, dan hal ini mempengaruhi ketinggian maksimum yang dapat dicapai.

4. Sebuah bola dilempar dengan sudut elevasi 45ᵒ dan mencapai jarak horizontal 20 m. Jika g = 9,8 m/s, berapa sudut elevasi bola yang harus dilemparkan agar mencapai jarak horizontal 12 m dengan kecepatan awal yang sama seperti saat lemparan pertama?

Jawaban:

Diketahui:

𝛩 1 = 45ᵒ

𝑋𝑚𝑎𝑘𝑠1 = 20 m

𝑔 = 9,8 m/s

𝑣01 = 𝑣02

𝑋𝑚𝑎𝑘𝑠2 = 12 m

Ditanyakan: 𝛩 2 = …

Penyelesaian:

𝑋𝑚𝑎𝑘𝑠1/𝑋𝑚𝑎𝑘𝑠2 = 𝑣01² /𝑔 sin20 : 𝑣02² /𝑔 sin20

20/12 = Sin 2(45)/sin 2𝜃2

20 sin 2𝜃 = 12

sin 2𝜃 = 12/20 = 3/5

2𝜃 = 37ᵒ

𝜃 = 37/2 = 18,5ᵒ

5. Pemain golf sedang berlatih di lapangan golf. Supaya bola golf yang dipukul oleh pemain golf bisa jatuh tepat atau dekat lubang yang dikehendaki, maka cara apa yang dapat dilakukan oleh pemain golf untuk mengatur supaya hasil gerak bolanya maksimal mencapai target yang dikehendaki pemain?

Berikan penjelasan berkaitan dengan ilmu fisika tentang gerak parabola!

Jawaban:

Dalam konteks bermain golf, pemain dapat menggunakan ilmu fisika, khususnya konsep gerak parabola, untuk mengatur gerakan bola golf agar mencapai target yang dikehendaki. Beberapa cara yang dapat dilakukan oleh pemain golf untuk memaksimalkan hasil gerak bola golf yang mencapai target adalah sebagai berikut:

a. Sudut pukulan (theta)

Pemain dapat memilih sudut pukulan yang optimal terhadap bidang horizontal untuk mencapai jarak maksimal atau presisi yang diinginkan. Dalam ilmu fisika, sudut ini berkaitan dengan sudut lemparan pada gerak parabola, di mana sudut optimum akan memungkinkan bola mencapai jarak horizontal maksimal.

b. Kecepatan awal (v0 )

Pemain perlu memperhatikan kecepatan awal bola saat dipukul. Kecepatan awal ini akan mempengaruhi jarak tempuh dan ketinggian lintasan bola. Dalam konteks gerak parabola, kecepatan awal berguna untuk menghasilkan lintasan parabola yang optimal.

c. Ketinggian pukulan (H)

Pemain juga dapat mengatur ketinggian pukulan untuk mengoptimalkan lintasan bola. Terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat memengaruhi jarak dan akurasi. Ketinggian pukulan berkaitan dengan tinggi lintasan gerak parabola.