Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Bola bermassa 80 gram, ditendang dari tanah dengan kecepatan awal v₀ dan sudut 60⁰. Pada ketinggian maksimum energi kinetik bola adalah 36 Joule. Tentukan a) kecepatan awal, b) waktu mencapai ketinggian maksimum, c) jarak horizontal maksimum dan d) kecepatan pada saat t=2 detik!

Zsmart.id - Bola bermassa 80 gram, ditendang dari tanah dengan kecepatan awal v₀ dan sudut 60⁰. Pada ketinggian maksimum energi kinetik bola adalah 36 Joule. Tentukan a) kecepatan awal, b) waktu mencapai ketinggian maksimum, c) jarak horizontal maksimum dan d) kecepatan pada saat t=2 detik!

SOAL FISIKA SMA KELAS XI


Jawaban :

Materi ini merupakan materi gerak parabola. Pada soal kita diberikan informasi kecepatan awal v₀ dan sudut elevasi bola adalah 60⁰. Kemudian besaran massa benda dan energi kinetik benda juga diberikan yakni sebesar 36 Joule.

Menentukan kecepatan awal benda

Pada ketinggian maksimum, komponen kecepatan benda hanyalah ada pada sumbu-x saja sehingga :

\[ E_{k}=\frac{1}{2}mv_{x}^{2}=\frac{1}{2}m\left(v_{0}cos\alpha\right)^{2}\]

dari persamaan ini, maka kecepatan awal benda v₀ dapat dituliskan ke dalam bentuk persamaan :

\[v_{0}cos\alpha=\sqrt{\frac{2Ek}{m}}\]

\[v_{0}=\frac{1}{cos\alpha}\sqrt{\frac{2Ek}{m}}\]

maka dengan memasukkan informasi di dalam soal, maka diperoleh :

\[v_{0}=\frac{1}{cos60^{o}}\sqrt{\frac{2\left(36J\right)}{8\times 10^{-2}kg}}\]

pada persamaan di atas, kita mengubah massa benda dari satuan gr ke satuan kilogram

\[v_{0}=\frac{1}{\frac{1}{2}}\sqrt{\frac{36J}{4\times 10^{-2}kg}}\]

\[v_{0}=2\sqrt{\frac{9J}{10^{-2}kg}}=2\sqrt{900J/kg}\]

sehingga dari persamaan ini, nilai kecepatan awal benda adalah 

\[v_{0}=60m/s\]

Menentukan waktu mencapai ketinggian maksimum

Untuk menentukan waktu bola untuk mencapai ketinggian maksimum, dapat digunakan persamaan :

\[t=\frac{v_{0}sin\alpha}{g}\]

dengan memasuukan informasi yang diberikan, maka diperoleh hasil :

\[t=\frac{(60m/s)sin60^{o}}{10m/s^{2}}\]

sehingga diperoleh waktu untuk mencapai ketinggian maksimum adalah :

\[t=6\left(\frac{1}{2}\sqrt{3}\right)=3\sqrt{3}s\]

Menentukan jarak horizontal maksimum

Menentukan jarak maksimum bola dapar diperoleh dengan menggunakan persamaan :

\[R_{maksimum}=\frac{v_{0}^{2}sin2\alpha}{g}\]

dengan memasukkan informasi yang diberikan, maka dapat diperoleh :

\[R_{maksimum}=\frac{\left(60m/s\right)^{2}sin120^{0}}{10m/s^{2}}\]

\[R_{maksimum}=\frac{\left(60m/s\right)^{2}\left(\frac{1}{2}\right)\sqrt{3}}{10m/s^{2}}\]

\[R_{maksimum}=180\sqrt{3}m\]

Kecepatan bola saat bergerak selama 2 detik

Untuk menentukan kecepatan bola pada waktu 2 detik, maka digunakan persamaan resultan kecepatan bola pada arah sumbu-x dan sumbu-y yang dituliskan ke dalam bentuk persamaan :

\[v(t)=\sqrt{v_{x}^{2}+v_{y}^{2}}\]

di mana kecepatan untuk masing-masing komponen adalah

\[ v_{x}=v_{0}cos\alpha \]

\[ v_{x}=\left(60m/s\right)cos60^{0}=\left(60m/s\right)\frac{1}{2}=30m/s\]

\[ v_{y}=v_{0}sin\alpha-gt \]

\[ v_{y}=\left(60m/s\right)sin60^{0}-\left(10m/s^{2}\right)\left(2s\right)\]

\[ v_{y}=\left(60m/s\right)\left(\frac{1}{2}\sqrt{3}\right)-\left(10m/s^{2}\right)\left(2s\right)\]

\[ v_{y}=\left(30\sqrt{3}-20\right)m/s=32m/s\]

sehingga, besar kecepatannya adalah :

\[ v=\sqrt{v_{x}^{2}+v_{y}^{2}}=\sqrt{\left(30\right)^{2}+\left(32\right)^{2}}=44m/s\]

demikian pembahasan soal fisika mengenai gerak parabola. Semoga bermanfaat!

Sumber soal:

Radjawane, M,M., Tinambunan, A., Jono, S. 2022. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset dan Teknologi. Jakarta.

Post a Comment for "Bola bermassa 80 gram, ditendang dari tanah dengan kecepatan awal v₀ dan sudut 60⁰. Pada ketinggian maksimum energi kinetik bola adalah 36 Joule. Tentukan a) kecepatan awal, b) waktu mencapai ketinggian maksimum, c) jarak horizontal maksimum dan d) kecepatan pada saat t=2 detik!"

close