by

Gerak Parabola

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Istilah gerak sangatlah lumrah  kita dengar. Bahkan setiap saat kita melakukannya, mulai dari bangun tidur samai tidur kembali aktivitas kita tidak pernah lepas dari yang namanya gerak. Telah dipahami bahwa, setiap benda yang bergerak akan  membentuk lintasan tertentu. Berdasarkan lintasannya inilah gerak dibedakan menjadi gerak lurus, gerak melingkar dan gerak parabola atau dikenal juga dengan istilah gerak peluru (proyektil).

Gerak peluru merupakan salah satu contoh gerak lengkung dengan percepatan tetap. Gerak ini adalah perpaduan antara gerak lurus beraturan dengan gerak lurus berubah beraturan dalam bidang vertikal.

Gerak peluru merupakan gerak dua dimensi dari partikel yang dilemparkan miring ke udara, misalnya gerak baseball dan bola golf. Pada gerak ini, pengaruh gesekan dengan udara dianggap tidak ada (diabaikan).

Gerak parabola atau peluru yang sering terjadi dalam kehiduan sehari-hari adalah perpaduan gerak lurus beraturan arah horizontal dengan gerak lurus berubah beraturan arah vertikal dengan besar percepatan . Gerak parabola dalam bidang vertikal ini secara umum disebut gerak peluru, sedangkan gerak parabola lain sebenarnya adalah bagian dari gerak peluru ini. Tentunya, gerak parabola lain akan selalu dapat diselesaikan dengan pendekatan gerak peluru, hanya tergantung pada kondisi awal dan syarat batas lainnya.

Ketika peluru ditembakkan ke udara dengan membentuk sudut tertentu yang di sebut sudut elevasi, lintasan yang ditempuh peluru tersebut berupa garis lengkung atau parabola. Itulah sebabnya gerak parabola disebut juga gerak peluru. Pada gerak parabola, gerak pada arah vertikal/sumbu  dipengaruhi oleh percerpatan konstan, maka pada arah sumbu  terjadi GLBB. Sementara itu, GLB terjadi pada arah sumbu  karena pada arah ini tidak ada percepatan. Inilah beberapa karakteristik gerak parabola dan adapun karakteristik yang lainnya akan dibuktikan pada percobaan ini dengan judul “Gerak Parabola”

B.     Rumusan Masalah

  1. Berapakah kecepatan awal (v_0) benda yang bergerak secara parabola?
  2. Pada sudut elevasi berapakah benda yang bergerak secara parabola menempuh perpindahan maksimum (R)?

C.    Tujuan Percobaan

  1. Untuk mengetahui kecepatan awal (v_0) benda yang bergerak secara parabola
  2. Untuk menentukan sudut elevasi yang menyebabkan benda yang bergerak secara parabola menempuh perpindahan maksimum (R).

D.    Manfaat Percobaan

  1. Sebagai salah satu cara untuk mengetahui kecepatan awal (v_0)  benda yang bergerak secara parabola melalui pembuktian langsung dengan percobaan.
  2. Sebagai informasi tambahan  bagi siswa maupun mahasiswa fisika pada khususnya sekaligus pembuktian mengenai besar sudut elevasi yang menyebabkan benda bergerak secara parabola menempuh perpindahan maksimum (R).
  3. Sebagai sarana bagi penulis untuk mengembangkan kemampuan dan keterampilan mendesain percobaan.
  4. Sebagai bahan referensi untuk pelaksanaan percobaan di sekolah ataupun percobaan fisika dasar di bangku kuliah.

 BAB II

KAJIAN TEORI

A.      Gerak Parabola (Gerak Peluru)

Gerak Parabola (Gerak Peluru) merupakan gabungan antara Gerak LurusBeraturan (GLB) dengan arah horizontal serta Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) dengan arah vertikal. Kedua komponen ini tidak saling mempengaruhi. Gerak Peluru adalah gerak dimana suatu benda diberi kecepatan awal dan berjalan sejauh lintasan yang dipengaruhi gaya gravitasi bumi (lintasannya berbentuk parabola).

Lintasan gerak parabola:

Gambar 1

B.      Persamaan yang Digunakan

Kecepatan awal peluru (v_o)

Gambar 2

Perpindahan maksimum yang dicapai (R)

Gambar 3

Syarat mencapai titik tertinggi: Vy = 0

sehingga

Gambar 5sehingga

Gambar 6sehingga

Gambar 7dimana:

Gambar 8

BAB III

METODE PERCOBAAN

A.      Identifikasi Variabel

Variabel manipulasi          : sudut elevasi (Θ) satuannya (0)

Variabel respon                : perpindahan (R) satuannya meter (m)

Variabel kontrol               : kecepatan awal (v_o) satuannya (m/s)

B.       Definisi Operasional Variabel (DOV)

Ø Variabel manipulasi

Sudut elevasi yang dimaksud pada percobaan ini adalah sudut antara arah horizontal dengan arah vertikal dimana pelontar diarahkan. Sudut ini diukur dengan busur derajat dengan satuan derajat (0) dan disimbolkan dengan (Θ).

Ø Variabel respon

Perpindahan yang dimaksud pada percobaan ini adalah panjang lintasan yang ditempuh peluru dalam  arah horizontal atau jarak tempuh peluru dari titik awal peluru terlontar sampai peluru menyentuh tanah (posisi akhir peluru-posisi awal peluru). Perpindahan diukur dengan meteran (rol meter) dengan satuan meter (m) dan disimbolkan dengan (R)

Ø Variabel kontrol

Kecepatan awal yang dimaksud pada percobaan ini adalah kecepatan peluru saat terlontar dari moncong pelontar. Kecepatan awal ini konstan karena digunakan pelontar dengan peluru yang sama serta perlakuan yang sama dalam pengambilan data dari semua data yang ada. Disimbolkan dengan (v_o) dan satuannya dalam SI adalah (m/s)

C.      Alat dan Bahan

  1. Pelontar : pipa plastik, pasak kayu, pegas, pengait, pisau, gergaji dan  palu.
  2. Yang dilontarkan : Peluru karet yang berbentuk bulat.
  3. Meteran
  4. Busur Derajat

D.      Cara Pembuatan Alat

Cara membuat pelontar adalah sebagai berikut:

  1. Mula-mula memotong pipa plastik yang berdiameter 1 cm sepanjang  20 cm. Gambar 9
  2. Menutup salah satu ujungnya dengan pasak dari kayu yang diameternya 1 cm, dan terpasang eret dengan ujung pipa.
  3. Memasukkan sebuah pegas yang panjang mula-mulanya 25 cm ke dalam pipa sampai penyentuh pasak. Pegas diusahakan tidak sampai bergesekan dengan dinding pipa dan pegas bisa terpasang erat dengan pasak sehingga tidak memungkinkan pegas untuk bergeser atau ikut terlontar ketika ditekan.
  4. Melubangi salah satu sisi pipa kemudian pasang pengait pada lubang tersebut yang bisa menahan pegas yang ditekan. Pengait yang dipasang pada lubang ini berfungsi layaknya saklar pada senter atau pelatuk pada pistol.
  5. Menggunakan peluru karet atau yang sejenis berdiameter 0.8 cm dan berbentuk bulat sebagai peluru yang dilontarkan.

Cara membuat alat pengukur sudut elevasi:

  1. Menyiapkan dua buah papan yang identik (panjang dan lebarnya sama secara berturut-turut 100 cm dan 10 cm ),  kemudian dihaluskan.
  2. Menyambung kedua papan tersebut pada salah satu ujungnya dengan menggunakan ensel.
  3. Memasang busur derajat pada ujung persambungan antara kedua helai papan tersebut. Sudut 900 diusahakan tepat berimpit dengan salah satu sisi papan ketika papan tersebut tegak lurus satu sama lain.

E.      Prosedur Kerja

  • Menentukan kecepatan awal peluru
  1. Memperhatikan gambar berikut. Merangkai alat yang digunakan seperti pada gambar.Gambar 10
  2. Tepat ketika peluru lepas dari pelontar, stopwatch dijalankan hingga peluru tepat menyentuh meja. Mencatat waktu ini sebagai   yaitu waktu yang digunakan peluru selama ada diudara.
  3. Mengulangi langkah (2) sebanyak 5 kali kemudian mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan.
  • Menentukan jarak maksimum
  1. Menyusun sebuah rangkaian dimana pelontar diletakkan diujung meteran (pada posisi 0 cm) kemudianmenempatkanbusur derajat diantara pelontar dan meteran, kemudian menarik meteran hingga panjangnya kira-kira 5 meter.Gambar 11
  2. Mengukur posisi pelontar dengan sudut elevasi 15o menggunakan busur derajat.
  3. Setelah rangkaian siap, benda dilontarkan dengan pelontar.
  4. Tepat ketika benda menyentuh lantai, letak tempat jatuhnyabendadiamati kemudian diukur jarak benda tersebut jatuh dari posisi pelontar.
  5. Kemudian  jaraknya(R) dicatat  pada tabel pengamatan.
  6. Setelah melakukan langkah-langkah dari nomor 1 hingga nomor 7, langkah tersebut diulangi dengan sudut elevasi 30o, 450, 60o dan 750

F.      Teknik Analisis Data

  1. Hasil pengamatan

Data hasil pengamatan dicatat ke dalam bentuk tabel seperti berikut :

  • Menentukan kecepatan awal peluru

TABEL 1. WAKTU PELURU SELAMA DI UDARA

  • Gambar 12Menentukan jarak maksimum

TABEL 2. HUBUNGAN ANTARA SUDUT ELEVASI DENGAN JANGKAUAN MAKSIMUM (R)

 Gambar 13      2.      Analisis Perhitungan

  • Kecepatan awal peluru (v_o)                                                                                                                                                                                                                             Gambar 14Dimana                                                                                                          Gambar 15
  • Perpindahan (R) (menurut teori)                                                                              Gambar 16
  • Perpindahan (R) (hasil percobaan)                                                                                                                                                                                                                                                         Gambar 17

3.     Analisis Kesalahan

  • Kecepatan awal peluru                                                                                                          Gambar 18
  • Perpindahan (R)                                                                                                                        Gambar 19

    BAB IV

    HASIL DAN PEMBAHASAN

A.      Hasil Pengamatan

  1. Menentukan kecepatan awal peluru

TABEL 1. WAKTU PELURU SELAMA DI UDARAGambar 20

         2.    Menentukan jarak maksimum

TABEL 2. HUBUNGAN ANTARA SUDUT ELEVASI DENGAN JANGKAUAN MAKSIMUM (R)Gambar 21

B.      Analisi Data

  • Analisis Perhitungan
  1. Kecepatan awal peluru (v_o)Gambar 22

        2.   Perpindahan (R)Gambar 23                 Gambar 24                 Gambar 25

  • Analisis Kesalahan
  1. Kecepatan awal peluru            Gambar 26
  2. Perpindahan (R)                                                                                                                       Gambar 27

Gambar 28C.      Pembahasan

Pada percobaan ini diperoleh bahwa kecepatan awal peluru berdasarkan analisis perhitungan  adalah 6,72 m/s. Kecepatan awal ini, sebenarnya tidaklah begitu akurat karena banyak hal, di antaranya adalah pegas dari pelontar yang digunakan sangat sulit untuk dibuat konstan melontarkan  peluru (tarikan yang diberikan pada pegas yang bertindak sebagai pelontar tidak konstan). Disamping itu, peluru yang digunakan  ringan dan bentuknya agak memanjang  seperti tabung, sehingga besar kemungkinan bergesekan dengan  udara yang  menghambat gerak vertikalnya ke atas dan ke bawah. Selain itu, tidak dapat dipungkiri bahwa kemampuan praktikan dalam membaca skala penunjukan alat ukur yang digunakan juga menambah kesalahan yang mungkin terjadi. Kesalahan juga bisa terjadi karena percepatan gravitasi bumi yang digunakan itu tidaklah diukur terlebih dahulu, padahal belum tentu  nilai yang digunakan pada percobaan ini adalah nilai yang sesungguhnya.

Dari apa yang telah dipaparkan di atas, maka konsekuensinya adalah data perpindahan maksimum (R) yang diperoleh adalah sangat bervariasi dan sangat sulit untuk memastikannya bahwa nilai yang terukur itu adalah nilai yang sebenarnya. Berdasarkan analisis perhitungan diperoleh perpindahan secara berturut-turut menurut teori untuk sudut 150, 300, 450, 600, dan 750 adalah 2,30 m; 3,96 m; 4,60 m; 3,96 m; dan 2,30 m. Sementara yang diperoleh dari hasil percobaan secara berturut-turut adalah 2,07 m; 3,94 m; 4,58 m; 3,92 m; dan 2,12 m. Secara umum hasil yang diperoleh cukup baik dan tidak berbeda jauh dengan hasil perhitungan menurut teori. Hal ini bisa dilihat pada hasil analisis kesalahan dimana % diff yang terbesar hanya 100 %untuk sudut elevasi 150. Untuk sudut elevasi yang lain maka persentase perbedaannya dengan teori  lebih kecil dari itu yakni berturut-turut untuk sudut elevasi 300, 450, 600, dan 750 adalah 0,505 %; 0,435 %; 1,01 %; 7,83 % . Sudut elevasi yang paling kecil persentase perbedaannya dengan teori adalah sudut 450. 

Angka-angka yang telah dicantumkan di atas, memang masih berada dalam wilayah yang bisa ditolerir, namun ini bukan indikasi bahwa pengukuran ini sangat akurat atau mengukur nilai yang sebenarnya, karena yang menjadi patokan dalam penentuan hasil perhitungan menurut teori adalah hasil pengukuran juga yakni kecepatan awal peluru (v_o) sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya.  Hal ini terlihat dengan  jelas pada hasil analisis kesalahan dimana ΔRyang diperoleh sangat bervariasi dan memberikan nilai yang malah lebih besar dari nilai Ritu sendiri, ini mengindikasikan bahwa hasil pengukuran ini tidak akurat karena memiliki rentang pengukuran yang lebar. Akan tetapi tujuan sebenarnya dari percobaan ini adalah untuk membuktikan hasil percobaan Galileo bahwa pada sudut 450 menghasilkan perpindahan yang paling besar dan ini dapat dibuktikan melalui percobaan ini, dimana pada sudut elevasi 450 menghasilkan perpindahan maksimum (R) sebesar 4,60 m (teori) dan 4,58 m (hasil percobaan).

BAB V

PENUTUP

A.      Kesimpulan

  1. Kecepatan awal (v_o) benda yang bergerak secara parabola dari percobaan ini adalah .
  2. Benda yang bergerak secara parabola menempuh perpindahan maksimum (R) pada sudut elevasi 450.

B.       Saran

  1. Kepada praktikan selanjutnya yang akan melakukan percobaan seperti ini disarankan agar menggunkan pelontar yang sudah terstandarisasi termasuk peluru yang dilontarkan.
  2. isarankan juga kepada praktikan selanjutnya untuk mengambil data dalam ruang tertutup dan sebaiknya dilakukan secara berulang agar data yang diperoleh bisa lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Karim, Abd. Rahman, dkk. 2000. Fisika Dasar I. Makassar: Jurusan Fisika, FMIPA UNM.

Halliday, David dan Resnick, Robert. 1999. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

Tipler, Paul A. 2001. Fisika untuk Sains dan Teknik Edisi Ketiga Jilid 1(Terjemahan). Jakarta: Erlangga.

Tinggalkan komentar