Olimpiade Fisika: Soal dan Penyelesaian tentang Gerak Parabol
Gerak parabola adalah salah satu konsep penting dalam fisika yang sering diuji dalam kompetisi olimpiade fisika. Dalam artikel ini, kami akan menyajikan 10 soal olimpiade fisika tentang gerak parabola beserta penyelesaiannya. Soal-soal ini akan membantu Anda memahami konsep gerak parabola dengan lebih baik dan meningkatkan kemampuan Anda dalam memecahkan masalah fisika. Soal 1: Sebuah bola dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s pada sudut 45 derajat di atas horizontal. Berapa jarak horizontal yang ditempuh bola sebelum jatuh ke tanah? (Asumsikan percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s^2) Penyelesaian: Dalam gerak parabola, kita dapat membagi gerakan menjadi komponen horizontal dan vertikal. Komponen horizontal tidak terpengaruh oleh gravitasi, sehingga kecepatan horizontal tetap konstan. Dalam hal ini, kecepatan horizontal adalah 20 m/s * cos(45) = 14,14 m/s. Dalam gerak vertikal, kita dapat menggunakan persamaan jarak vertikal (y) = kecepatan awal (v0) * waktu (t) + 1/2 * percepatan (a) * waktu^2. Karena bola jatuh ke tanah, jarak vertikal adalah 0. Dalam hal ini, percepatan vertikal adalah -9,8 m/s^2 karena arahnya ke bawah. Dengan menggunakan persamaan tersebut, kita dapat mencari waktu yang dibutuhkan bola untuk jatuh ke tanah. 0 = 20 * sin(45) * t + 1/2 * (-9,8) * t^2. Setelah memecahkan persamaan tersebut, kita dapatkan t = 2,04 detik. Untuk mencari jarak horizontal, kita dapat menggunakan persamaan jarak horizontal (x) = kecepatan horizontal (v0x) * waktu (t). Dalam hal ini, v0x adalah 14,14 m/s dan t adalah 2,04 detik. Setelah menghitung, kita dapatkan x = 28,9 meter. Jawaban: Jarak horizontal yang ditempuh bola sebelum jatuh ke tanah adalah 28,9 meter. Soal 2: Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 100 m/s pada sudut 30 derajat di atas horizontal. Berapa tinggi maksimum peluru tersebut mencapai? (Asumsikan percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s^2) Penyelesaian: Dalam gerak parabola, tinggi maksimum dapat dicapai ketika kecepatan vertikal peluru menjadi nol. Kita dapat menggunakan persamaan kecepatan vertikal (vy) = kecepatan awal (v0) * sin(sudut) - percepatan (a) * waktu (t). Dalam hal ini, v0 adalah 100 m/s, sudut adalah 30 derajat, dan a adalah -9,8 m/s^2. Kita ingin mencari waktu ketika vy = 0. 0 = 100 * sin(30) - 9,8 * t. Setelah memecahkan persamaan tersebut, kita dapatkan t = 10,2 detik. Untuk mencari tinggi maksimum, kita dapat menggunakan persamaan tinggi (y) = kecepatan awal (v0) * sin(sudut) * waktu (t) + 1/2 * percepatan (a) * waktu^2. Dalam hal ini, v0 adalah 100 m/s, sudut adalah 30 derajat, a adalah -9,8 m/s^2, dan t adalah 10,2 detik. Setelah menghitung, kita dapatkan y = 510 meter. Jawaban: Tinggi maksimum peluru tersebut mencapai 510 meter. Soal 3: Sebuah bola dilempar dengan kecepatan awal 30 m/s pada sudut 60 derajat di atas horizontal. Berapa waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi? (Asumsikan percepatan gravitasi adalah 9,8 m/s^2) Penyeles