Gerak Parabola

Apabila ada orang berdiri di dalam kereta yang sedang melaju, lalu dia melompat ke atas, di mana dia akan jatuh? Jawabannya dibahas dengan penjelasan konsep Gerak Parabola.

Ada Quiz nih. Perhatiin gambar di bawah ini. Ini adalah gambar kereta yang ceritanya lagi melaju ke kanan dengan laju 30m/s. Terus, ada orang berada di dalam kereta dan sedang berdiri menghadap ke depan kereta. Pertanyaannya: Kalau dia lompat vertikal ke atas, di mana dia akan jatuh?

(A) Jatuh di belakang tempat dia melompat
(B) Jatuh di tempat yang sama dengan tempat dia melompat
(C) Jatuh di depan tempat dia melompat
 
pic1-kereta-orang

=======================================================================

EIT SEBELUM KAMU SCROLL KE BAWAH, COBA DIPIKIRIN DULU JAWABANNYA YAH!

stop

Oke, jadi jawabannya yang bener adalah yang….. (B). Jatuh di tempat yang sama dengan tempat lo melompat.

Untuk pertanyaan semacam ini, banyak banget sih yang jawab (A), jatuh di belakang tempat melompat. Karena banyak yang mikirnya kalau kita lompat ke atas, kereta akan melaju dan meninggalkan posisi kita.

Nah, tapi sekarang coba pikirin tentang ini: Kalau kita lompat vertikal ke atas di atas bumi, apakah kita jatuh di tempat yang sama juga dengan tempat kita melompat? Cobain aja (Try it! Seriously 🙂 ). Padahal bumi itu bergerak lebih cepat dibandingkan kereta loh. Btw, berapa sih kecepatan bumi?
Kita tahu kalau Jari-jari bumi itu adalah: 6371 km

Kalau gitu kecepatan bumi (untuk di ekuator) bisa diperoleh dengan cara:

    \[<span class="ql-right-eqno"> (1) </span><span class="ql-left-eqno">   </span><img src="https://www.zenius.net/blog/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-26155fd484b3d2d118ac1c89a7fe185c_l3.png" height="111" width="166" class="ql-img-displayed-equation quicklatex-auto-format" alt="\begin{align*} V &= \frac{Keliling Bumi }{24 jam} \nonumber \\ &= \frac{2\times \pi \times 6371000}{24 \times 60 \times 60} \nonumber \\&= 463,5 m/s \end{align*}" title="Rendered by QuickLaTeX.com"/>\]

Yeap. Jauh lebih cepat dari kecepatan kereta di contoh di atas.

Meskipun bumi itu berputar dengan kecepatan yang cepet banget, kita tetep jatuh di tempat yang sama kan setiap kali kita melompat ke atas? Nah, sama juga dengan lompat di atas kereta. Kita juga akan jatuh di tempat yang sama.

Kenapa Bisa Jatuh Di Tempat Yang Sama?

Okay, kita udah tau kalau jawabannya (B). Sekarang, penjelasannya apa nih? Pertama, kita inget-inget dulu Hukum Newton I tentang Gaya: Jika total gaya yang bekerja pada sebuah benda itu adalah nol, maka benda tersebut pasti diam atau bergerak dengan kecepatan konstan.

    \[\Sigma F = 0\]

Nah, hukum ini bisa kita kerjakan secara terpisah untuk sumbu-x dan untuk sumbu-y. Pada Quiz yang kita kerjain ini, orang melompat ke atas dan mengalami gaya gravitasi, sehingga sigma F di sumbu-y nggak nol. Tapi untuk arah sumbu-x, sigma F-nya sama dengan nol. Nggak ada gaya apa-apa di arah horizontal.  Sehingga persamaannya bisa kita tulis lagi seperti ini:

    \[\Sigma F_{x} = 0\]

Sekarang, coba lihat lagi gambar tadi. Kereta bergerak dengan kecepatan 30m/s kan? Kecepatannya konstan. Sehingga, orang di dalam kereta jika diamati dari luar kereta juga bergerak dengan kecepatan konstan, 30m/s juga.

pic2-orang-30ms

Nah, ketika orang ini melompat ke atas, tidak ada gaya horizontal yang bekerja pada orang ini. Jadi, sigma F untuk sumbu-x juga nol. Akibatnya, setelah orang ini melompat dan berada di udara pun, orang ini tetap memiliki kecepatan arah sumbu-x yang konstan sebesar 30m/s. Jadi, kecepatan orang ini (untuk arah sumbu-x) sama dengan kecepatan kereta. Sehingga jarak horizontal yang ditempuh oleh orang ini akan sama dengan jarak horizontal yang ditempuh oleh kereta. Inilah yang mengakibatkan orang ini jatuh di tempat yang sama di tempat dia melompat.

 

Gerak Parabola

Kalau kita analisis lagi lebih mendalam, gerak orang ini sebenarnya merupakan gerak parabola. Karena pada arah horizontal, gerakannya adalah GLB (a = 0, v konstan) sementara pada arah vertikal, gerakannya adalah GLBB (a = konstan, v berubah beraturan).

Pada sumbu-y (vertikal), orang ini bergerak dengan kecepatan awal tertentu dan arahnya ke atas (namanya juga melompat, ya ke atas lah ya). Nah, tapi kecepatannya ini nggak konstan, melainkan dia berubah secara beraturan karena orang ini ditarik dengan gaya gravitasi. Sehingga, dia punya percepatan arah ke bawah, yaitu percepatan gravitasi, besarnya g = 10m/s2.

jumping-curve

jumping-on-train-curve

Buat yang pengen belajar lebih detil tentang gerak parabola, bisa tonton itu di sini:

–        Gerak Parabola (Konsep)

–        Latihan Soal untuk Gerak Parabola (PDF | Pembahasan)

Sebelumnya, lebih bagus kalau nonton materi pendahuluannya dulu sih. Selengkapnya, ada di Bab Kinematika dengan Analisis Vektor.

Pertanyaan Diskusi

Nah, terakhir nih. Misalkan soalnya sama kayak soal di atas, tapi kereta bergeraknya nggak konstan. Dia bergerak dengan kecepatan dengan persamaan v = 2t + 10. Pada saat t =2, lo melompat vertikal ke atas. Di mana lo akan jatuh? Diskusiin di comments aja yah. Sebutin juga alasannya kenapa yah..

Tertarik belajar dengan zenius.net? Kamu bisa pesan membership zenius.net di sini.