Cara Menyeleksi Arah Kecepatan Gerak Parabola

Seperti yang kita tahu , kecepatan merupakan besaran vektor yang memiliki nilai dan arah. Itu artinya , selain menyeleksi berapa besar kecepatan benda , sering kali kita juga diminta untuk menyeleksi arah kecepatan tersebut. Jika benda bergerak dengan lintasan lurus mendatar atau vertikal , maka arah kecepatan akan sungguh mudah untuk diputuskan yakni 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 juga arah lainnya. Lalu , bagaimana dengan gerak parabola? Bagaimana cara menyeleksi arah kecepatan pada gerak parabola? Sesuai dengan namanya , gerak parabola memiliki lintasan mirip kurva parabola sehingga arah kecepatannya senantiasa berubah mengikuti lintasan tersebut.

Pada titik permulaan gerak , arah kecepatan benda diputuskan oleh sudut elevasi yakni besar sudut antara kecepatan permulaan dengan bidang datar. Arah kecepatan tersebut membentuk kemiringan kepada bidang datar. Pada peluang ini , Bahanbelajarsekolah.blogspot.com akan membahas cara menyeleksi arah kecepatan benda pada ketinggian tertentu atau setelah bergerak selama t detik.

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

Akan tapi , untuk gerak yang melibatkan sudut elevasi mirip gerak parabola , maka dikehendaki klarifikasi ihwal arah yang lebih spesifik lantaran arah di sebarang titik senantiasa berbeda. Untuk itu , arah kecepatan sanggup dinyatakan dengan kemiringan kepada bidang datar.

Dengan kata lain , arah kecepatan sanggup dinyatakan dengan besar sudut antara kecepatan dan bidang datar. Selain itu , arah kecepatan juga sanggup dinyatakan dalam nilai sin , cos , atau tan dari sudut tersebut. Setelah nilai sin , cos , atau tan dipahami , kita sanggup menyeleksi besar sudutnya.

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

Jika v_x dan v_y dipahami , maka arah kecepatan sanggup dijumlah 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 menyaksikan bagaimana pergantian sudut atau arah kecepatan pada gerak parabola , amati gambar di atas. Pada gambar di atas terdapat lima titik yang mewakili lintasan benda yakni titik A , B , C , D , dan E. Titik A merupakan titik permulaan atau posisi permulaan gerak , titik C merupakan titik tertinggi atau ketinggian maksimum , dan titik E merupakan titik final atau titik henti.

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

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

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

Setelah benda turun kembali dan meraih titik D , kecepatan benda dalam arah vertikal kembali timbul lantaran pengaruh gravitasi sehingga kecepatan benda pada titik itu membentuk sudut kepada bidang datar. Arah atau keimiringan kecepatannya sesuai dengan sudut yang terbentuk.

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

Contoh Soal :
Sebuah benda bergerak dengan kecepatan permulaan 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 dahulu 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 , jikalau dinyatakan dalam sudut. Arah kecepatan benda setelah t detik membentuk kemiringan kepada sumbu-x sebesar kurang lebih 33^o. Lihat bahwa kemiringannya jadi lebih kecil dari kemiringan permulaan 53^o.

a. Arah kecepatan pada titi tertinggi , v_y = 0
Untuk soal mirip ini kita tidak perlu menjumlah kecepatan pada sumbu-x dan sumbu-y lantaran arah kecepatan niscaya sama dengan arah kecepatan pada sumbu-x yakni 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 perkiraan di atas maka terang terlihat bahwa kecepatan benda tidak membentuk sudut kepada sumbu-x (θ = 0^o). Itu artinya vektor kecepatannya lurus dalam arah mendatar ke arah kanan.