Gerak parabola, atau sering juga disebut juga gerak peluru, adalah gerak benda dalam ruang karena pengaruh gravitasi bumi. Jadi, pada benda yang mengalami gerak parabola atau gerak peluru, satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut adalah gaya gravitasi.
Perhatikan istilah “gerak peluru” yang merupakan nama lain dari gerak parabola. Istilah tersebut tidak menunjukkan bahwa benda yang mengalami gerak peluru adalah peluru atau proyektil, tetapi semua benda bisa mengalami gerak peluru jika pada gerak benda tersebut satu-satunya gaya yang dialaminya adalah gaya gravitasi.
Mengapa disebut gerak parabola?
Jawabannya adalah karena lintasan gerak benda tersebut membentuk sebuah kurva yang berbentuk parabola.
Mungkin Anda bertanya-tanya apa perbedaan antara gerak peluru atau gerak parabola dengan gerak jatuh bebas? Bukankah gerak jatuh bebas juga didefinisikan sebagai gerak yang terjadi pada benda jika hanya gaya berat yang bekerja pada benda tersebut?
Sebenarnya, antara gerak jatuh bebas dan gerak parabola sangat berkaitan. Satu-satunya perbedaan antara gerak parabola dengan gerak jatuh bebas adalah bahwa gerak jatuh bebas merupakan gerak vertikal satu dimensi saja. Sedangkan gerak parabola adalah gerak yang terjadi pada sebuah bidang; dengan kata lain pada gerak parabola, lintasan gerak benda tersebut akan terletak pada sebuah bidang. Sebagai contoh gerak jatuh bebas, ambil sebutir batu kemudian lepaskan pada ketinggian tertentu. Batu akan bergerak secara jatuh bebas vertikal ke bawah, bukan? Lintasannya akan berupa garis lurus. Itulah sebabnya gerak jatuh bebas itu merupakan salah satu contoh gerak lurus. Lihat dalam gambar 1(a) di bawah ini. Sementara itu, untuk gerak parabola, coba Anda tenda bola kaki ke depan dengan cara menendangnya agak melambung ke atas. Bagaimana bentuk lintasannya? Seperti parabola bukan? Anda akan melihat lintasan bola itu terletak pada sebuah bidang. Anda bisa melihat ilustrasinya pada gambar 1(b).
Pada kedua jenis gerak di atas, baik gerak jatuh bebas maupun gerak parabola, satu-satunya gaya yang bekerja pada benda tersebut selama geraknya hanyalah gaya gravitasi. Yang membedakan hanyalah lintasan gerak tersebut.
Nah, pertanyaannya adalah jika untuk kedua macam gerak itu gaya yang bekerja adalah sama, yaitu gaya gravitasi, mengapa lintasannya bisa berbeda? Atau mengapa bisa terjadi gerak parabola itu?
Jawabannya adalah karena pada gerak jatuh bebas, hanya mengalami gerakan sepanjang arah sumbu vertikal saja seperti batu yang Anda lemparkan vertikal ke atas. Sedangkan pada gerak parabola, gerak ini merupakan perpaduan antara gerak vertikal yang bersifat jatuh bebas dan gerak horizontal yang bersifat gerak lurus beraturan (GLB). Misalnya, jika Anda melempar batu vertikal ke atas pada saat Anda sedang berada di atas mobil yang bergerak ke samping, maka gerak benda yang Anda lempar akan mengalami gerak parabola menurut pengamat di tanah.
Gerak parabola memiliki sifat-sifat seperti berikut.
- Merupakan perpaduan dua buah gerak, yaitu gerak vertikal berupa gerak lurus berubah beraturan (gerak jatuh bebas) dan gerak horizontal berupa gerak lurus beraturan.
- Kedua jenis gerak tersebut, yaitu gerak jatuh bebas pada sumbu y (gerak vertikal) dan gerak lurus beraturan pada sumbu x (gerak horizontal), saling bebas satu sama lain. Artinya, kedua jenis gerak tidak saling mempengaruhi. Misalnya, kecepatan dalam arah horizontal tidak mempengaruhi besarnya kecepatan dalam arah vertikal atau sebaliknya.
- Jika titik asal benda yang mengalami gerak parabola sama dengan titik akhirnya (setelah bergerak), maka waktu yang diperlukan untuk mencapai puncak lintasan parabola dari titik asalnya sama dengan waktu yang diperlukan dari puncak lintasan ke titik akhirnya.
Dalam menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan gerak parabola ini, kamu harus menyelesaikan secara terpisah antara gerak vertikal dan gerak horizontal. Ingat, gerak vertikal adalah gerak jatuh bebas (gerak lurus berubah beraturan) sehingga persamaan-persamaan yang Anda gunakan adalah persamaan GLBB. Sedangkan gerak horizontalnya adalah gerak lurus beraturan (GLB) sehingga persamaan yang Anda gunakan adalah persamaan untuk GLB. Jadi, Anda tidak perlu mempelajari persamaan baru!
Mari kita menyelesaikan beberapa contoh soal
Contoh 1
Dalam laboratorium fisika, Melani menggelindingkan sebutir kelereng pada bidang miring yang terletak di atas meja. Kelereng meninggalkan ujung meja dengan kecepatan horizontal sebesar 1,2 m/s. sebuah gelas tadah persis menampung kelereng yang jatuh ditempatkan 0,51 m dari tepi meja. Berapakah ketinggian meja?
Jawab:
Untuk dapat menentukan tinggi meja, pertama kali kita harus menentukan berapa lama kelereng berada di udara. Untuk menghitung waktu ini, ingat bahwa jarak horizontal yang ditempuh kelereng sama dengan kecepatan horizontal dikalikan dengan waktu tempuh.
Diketahui :
∆dx = 0,51 m
vx = 1,2 m/s
ditanyakan : ∆t = …
dari persamaan dasar kita bisa ubah menjadi
, sehingga kita peroleh waktu yang diperlukan oleh peluru untuk mencapai jarak horizontal 0,51 m adalah
Waktu ini sama dengan waktu yang digunakan oleh peluru untuk jatuh dari atas ke bawah. Dengan demikian dari informasi yang diberikan dalam soal kita bisa menghitung berapa tinggi meja yang tidak lain merupakan jarak yang ditempuh kelereng dari saat jatuh dari meja menyentuh lantai.
Diketahui :
g = 10 m/s2
∆t = 0,43 s
Dengan menggunakan persamaan maka diperoleh
Contoh 2
Aska berdiri di atas tangga memetik apel di kebun buah-buahan pamannya. Setelah memetik apel dari tangkainya, Aska kemudian meleparkan apel tersebut masuk ke dalam keranjang penampung yang berada 3 m di bawah tempatnya berdiri dan 2 m ke arah horizontal. Berapakah kecepatan lemparan Aska agar apel yang dipetiknya tepat masuk ke dalam keranjang?
Jawab :
Kita dapat menghitung kecepatan lemparan mendatar Aska dari gerak horizontal apel, yaitu dengan menggunakan persamaan yang bisa ditulis ulang menjadi
Dalam soal kita diberi tahu jarak horizontal keranjang dari Aska yaitu x = 2 m. dengan demikian kita hanya perlu mencari waktu yang diperlukan apel untuk menempuh jarak 2 m ini. Waktu ini sama dengan waktu apel di udara yang dapat dihitung berdasarkan persamaan yang dapat ditulis ulang menjadi
sekon
Sekarang dengan menggunakan waktu di atas, maka
Contoh 3
Emanuel Zacchini, si manusia meriam yang terkenal dari Ringling Bros. and Barnum & Bailey Circus, ditembakkan dari sebuah meriam dengan kelajuan 24,0 m/s pada sudut 40o dari horizontal. Jika dia mendarat pada jarak sejauh 56,6 m dari titik tempat dia ditembakkan dengan ketinggian yang sama dengan ketinggian awalnya, berapa lamakah Zacchini melayang di udara?
Jawab:
Agar lebih mudah, mari kita sketsa peristiwa dalam soal ini seperti pada gambar berikut.
Ingatlah bahwa dalam gerak parabola, gerak sepanjang arah sumbu x dan gerak sepanjang arah sumbu y tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Untuk menghitung lama waktu Zacchini di udara, kita bisa menghitung berapa lama waktu yang diperlukan olehnya untuk menempuh jarak 56,6 m dengan kecepatan tertentu yaitu kecepatan sepanjang arah sumbu x (bukan kecepatan yang besarnya 24,0 m/s). Tentu saja lama waktu ini akan sama dengan lama waktu yang diperlukan Zacchini di udara.
Sekarang, kita terlebih dahulu harus menentukan komponen kecepatan pada arah sumbu x. Untuk menentukannya perhatikan gambar di atas. Kita peroleh bahwa
Sekarang, diketahui bahwa :
Vx = 18,4 m/s
∆dx = 56,6 m
maka
Jadi, lama waktu Zacchini di udara adalah 3,08 seekon.
Bagaimana? Cukup mudah bukan?
