Cara Memilih Arah Kecepatan Gerak Parabola

Seperti yang kita tahu, kecepatan ialah bemasukan vektor yang mempunyai nilai dan arah. Itu artinya, selain memilih berapa besar kecepatan benda, terkadang kita juga diminta untuk memilih arah kecepatan tersebut. Jika benda bergerak dengan lintasan lurus mendatar atau vertikal, maka arah kecepatan akan sangat simpel untuk ditentukan yaitu sesuai dengan arah gerak benda. Jika benda bergerak ke atas, maka arah kecepatan benda juga ke atas. Jika benda bergerak ke kiri, maka arah kecepatannya juga ke kiri dan begitu pula arah lainnya. Lalu, bagaimana dengan gerak parabola? Bagaimana cara memilih arah kecepatan pada gerak parabola? Sesuai dengan namanya, gerak parabola mempunyai lintasan mirip kurva parabola sehingga arah kecepatannya selalu berubah mengikuti lintasan tersebut.

Pada titik awal gerak, arah kecepatan benda ditentukan oleh sudut elevasi yaitu besar sudut antara kecepatan awal dengan bidang datar. Arah kecepatan tersebut membentuk kemienteng terhadap bidang datar. Pada peluang ini, Bahanbelajarsekolah.blogspot.com akan mengulas cara memilih arah kecepatan benda pada ketinggian tertentu atau setelah bergerak selama t detik.

Arah kecepatan biasanya ditetapkan dengan arah mata angin atau menurut titik pola yang menjadi tujuan gerak. Misalnya benda bergerak dari titik A ke B, maka arah gerak sanggup ditetapkan menuju titik B.

Akan tetapi, untuk gerak yang melibatkan sudut elevasi mirip gerak parabola, maka diharapkan klarifikasi wacana arah yang lebih spesifik alasannya ialah arah di sebarang titik selalu tidak sama. Untuk itu, arah kecepatan sanggup ditetapkan dengan kemienteng terhadap bidang datar.

melaluiataubersamaini kata lain, arah kecepatan sanggup ditetapkan dengan besar sudut antara kecepatan dan bidang datar. Selain itu, arah kecepatan juga sanggup ditetapkan dalam nilai sin, cos, atau tan dari sudut tersebut. Sesudah nilai sin, cos, atau tan diketahui, kita sanggup memilih besar sudutnya.

Pada gerak parabola, kecepatan awal benda diuraikan dalam arah mendatar dan arah vertikal menjadi v_ox dan v_oy. Pada ketinggian tertentu, kita sanggup memilih besar kecepatan benda setelah t detik dalama arah mendatar dan vertikal v_x dan v_y.

Jika v_x dan v_y diketahui, maka arah kecepatan sanggup dihitung dengan rumus:

tan θ = vy vx

Keterangan :
θ = besar sudut antara kecepat kecepatan (v) dan bidang datar
v_x = kecepatan setelah t detik pada sumbu-x (m/s)
v_y = kecepatan setelah t detik pada sumbu-y (m/s)

Untuk melihat bagaimana perubahan sudut atau arah kecepatan pada gerak parabola, perhatikan gambar di atas. Pada gambar di atas terdapat lima titik yang mewakili lintasan benda yaitu titik A, B, C, D, dan E. Titik A ialah titik awal atau posisi awal gerak, titik C ialah titik tertinggi atau ketinggian maksimum, dan titik E ialah titik simpulan atau titik henti.

Pada titik A, arah kecepatan benda ialah sama dengan besar sudut elevasinya yaitu besar sudut antara kecepatan awal benda (vsub>o) dengan bidang datar atau sumbu-x.

Ketika mencapai titik B, kecepatan benda dalam arah vertikal (v_y) berkurang sedangkan kecepatan dalam arah mendatar (v_x) tetap. Karena v_y menurun, maka besar sudut antara v dengan bidang datar juga berkurang (lihat kemientengnya berkurang).

Pada titik tertinggi yaitu titik C, kecepatan benda dalam arah vertikal sama dengan nol (v_y = 0) sehingga kecepatan total benda pada titik itu ialah sama dengan kecepatan benda dalam arah mendatar (v = v_x). melaluiataubersamaini demikian, arah kecepatannya juga sama dengan arah v_x yaitu ke kanan.

Sesudah benda turun kembali dan mencapai titik D, kecepatan benda dalam arah vertikal kembali muncul lantaran efek gravitasi sehingga kecepatan benda pada titik itu membentuk sudut terhadap bidang datar. Arah atau keimienteng kecepatannya sesuai dengan sudut yang terbentuk.

Pada titik E, sesaat sebelum benda menyentuh tanah dan berhenti, maka arah kecepatannya akan mendekati atau sama dengan arah kecepatan awalnya pada titik A. Sesaat setelah itu benda mneyentuh tanah dan berhenti.

misal Soal :
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan awal 25 m/s dan sduut elevasi 53. Tentukanlah:
a. Arah kecepatan setelah 1 detik
b. Arah kecepatan pada titik tertinggi

Pembahasan :
Dik : v_o = 25 m/s, θ = 53_o, g = 10 m/s²

a. Arah kecepatan setelah t = 1 s
Pertama-tama kita tentukan dulu besar v_x dan v_y setelah benda bergerak selama 1 detik.

Kecepatan pada sumbu-x:
⇒ v_x = vox
⇒ v_x = v_o cos θ
⇒ v_x = 25 cos 53^o
⇒ v_x = 25(3/5)
⇒ v_x = 15 m/s

Kecepatan pada sumbu-y:
⇒ v_y = voy - gt
⇒ v_y = vosin θ - gt
⇒ v_y = 25 sin 53^o - 10(1)
⇒ v_y = 25 (4/5) - 10
⇒ v_y = 20 - 10
⇒ v_y = 10 m/s

Arah kecepatan benda:

⇒ tan θ =	vy
	vx

⇒ tan θ =	10 m/s
	15 m/s

⇒ tan θ = 2/3
⇒ θ ≈ 33^o

Jadi, bila ditetapkan dalam sudut. Arah kecepatan benda setelah t detik membentuk kemienteng terhadap sumbu-x sebesar kurang lebih 33^o. Lihat bahwa kemientengnya jadi lebih kecil dari kemienteng awal 53^o.

a. Arah kecepatan pada titi tertinggi, v_y = 0
Untuk soal mirip ini kita tidak perlu menghitung kecepatan pada sumbu-x dan sumbu-y lantaran arah kecepatan niscaya sama dengan arah kecepatan pada sumbu-x yaitu lurus ke kanan. Tapi untuk membuktikannya mari kita hitung menurut rumus.

Kecepatan pada sumbu-x: ⇒ v_x = vox
⇒ v_x = v_o cos θ
⇒ v_x = 25 cos 53^o
⇒ v_x = 25(3/5)
⇒ v_x = 15 m/s

Arah kecepatan benda:

⇒ tan θ =	vy
	vx

⇒ tan θ =	0
	15

⇒ tan θ = 0
⇒ θ = 0^o

Dari perhitungan di atas maka terang terlihat bahwa kecepatan benda tidak membentuk sudut terhadap sumbu-x (θ = 0^o). Itu artinya vektor kecepatannya lurus dalam arah mendatar ke arah kanan.