Selamat datang di kumpulan latihan soal fisika materi gerak parabola terlengkap! Gerak parabola adalah salah satu topik fundamental dalam mekanika klasik yang menggabungkan konsep Gerak Lurus Beraturan (GLB) pada sumbu horizontal dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada sumbu vertikal. Memahami materi ini sangat penting untuk menguasai dasar-dasar fisika dan berhasil dalam ujian. Kumpulan soal ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda mulai dari definisi dasar, komponen kecepatan, hingga perhitungan tinggi maksimum, jarak jangkauan horizontal, dan waktu tempuh. Dengan berbagai jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, Anda akan mendapatkan pengalaman belajar yang komprehensif. Setiap soal dilengkapi dengan kunci jawaban dan pembahasan singkat untuk membantu Anda memahami konsep dengan lebih mendalam. Mari persiapkan diri Anda untuk menguasai gerak parabola dan tingkatkan kemampuan analisis fisika Anda!
Contoh Soal soal fisika materi gerak parabola
A. Pilihan Ganda
1. Gerak parabola merupakan perpaduan antara dua jenis gerak. Gerak apa sajakah itu?
- A. GLB pada sumbu X dan GLB pada sumbu Y
- B. GLB pada sumbu X dan GLBB pada sumbu Y
- C. GLBB pada sumbu X dan GLB pada sumbu Y
- D. GLBB pada sumbu X dan GLBB pada sumbu Y
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Gerak parabola adalah kombinasi Gerak Lurus Beraturan (GLB) pada sumbu horizontal (tanpa percepatan) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada sumbu vertikal (dipengaruhi percepatan gravitasi).
2. Pada gerak parabola, percepatan yang bekerja pada benda di sumbu horizontal adalah…
- A. Nol
- B. Sama dengan percepatan gravitasi
- C. Berbanding lurus dengan kecepatan awal
- D. Berbanding terbalik dengan massa benda
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Pada sumbu horizontal (sumbu X), tidak ada gaya horizontal yang bekerja (mengabaikan hambatan udara), sehingga percepatan horizontal (ax) adalah nol. Oleh karena itu, kecepatan horizontal (Vx) bersifat konstan.
3. Sebuah bola ditendang dengan kecepatan awal 20 m/s dan sudut elevasi 30°. Jika g = 10 m/s², berapakah kecepatan bola pada arah horizontal (Vx)?
- A. 10 m/s
- B. 10√2 m/s
- C. 10√3 m/s
- D. 20 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Kecepatan horizontal (Vx) pada gerak parabola selalu konstan dan besarnya adalah Vx = V₀ cos θ. Jadi, Vx = 20 m/s × cos 30° = 20 m/s × (√3/2) = 10√3 m/s.
4. Pada titik tertinggi lintasan gerak parabola, komponen kecepatan vertikal (Vy) benda adalah…
- A. Nol
- B. Maksimum
- C. Sama dengan kecepatan horizontal
- D. Berbanding lurus dengan waktu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Pada titik tertinggi, benda sesaat berhenti bergerak secara vertikal sebelum mulai turun. Oleh karena itu, komponen kecepatan vertikalnya adalah nol.
5. Rumus untuk mencari waktu yang dibutuhkan benda untuk mencapai titik tertinggi pada gerak parabola adalah…
- A. t_max = (V₀ sin θ) / g
- B. t_max = (V₀ cos θ) / g
- C. t_max = V₀ / g
- D. t_max = (2V₀ sin θ) / g
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Waktu untuk mencapai titik tertinggi (t_max) dihitung dengan rumus t_max = (V₀ sin θ) / g, di mana V₀ adalah kecepatan awal, θ adalah sudut elevasi, dan g adalah percepatan gravitasi.
6. Jika sebuah benda ditembakkan dengan sudut elevasi 45°, maka jarak jangkauan horizontalnya akan…
- A. Minimum
- B. Nol
- C. Setengah dari tinggi maksimum
- D. Maksimum
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Jarak jangkauan horizontal (R) akan mencapai nilai maksimum ketika sudut elevasi adalah 45°, karena sin 2θ akan bernilai sin (2 × 45°) = sin 90° = 1, yang merupakan nilai maksimum untuk fungsi sinus.
7. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan awal 50 m/s dan sudut elevasi 37°. Jika sin 37° = 0,6 dan cos 37° = 0,8, serta g = 10 m/s², berapakah tinggi maksimum yang dicapai peluru?
- A. 30 meter
- B. 40 meter
- C. 45 meter
- D. 50 meter
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Tinggi maksimum (H_max) = (V₀² sin²θ) / (2g). H_max = (50² × (0,6)²) / (2 × 10) = (2500 × 0,36) / 20 = 900 / 20 = 45 meter.
8. Waktu total yang dibutuhkan benda untuk kembali ke ketinggian semula pada gerak parabola disebut…
- A. Waktu naik
- B. Waktu turun
- C. Waktu titik tertinggi
- D. Waktu jangkauan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Waktu total atau waktu jangkauan adalah dua kali waktu untuk mencapai titik tertinggi. Ini adalah waktu yang dibutuhkan benda untuk bergerak dari titik awal hingga kembali ke ketinggian yang sama.
9. Bagaimana pengaruh percepatan gravitasi (g) terhadap tinggi maksimum yang dicapai benda pada gerak parabola?
- A. Berbanding lurus
- B. Berbanding terbalik
- C. Tidak berpengaruh
- D. Berbanding lurus dengan kuadrat g
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Rumus tinggi maksimum adalah H_max = (V₀² sin²θ) / (2g). Dari rumus ini terlihat bahwa H_max berbanding terbalik dengan g. Jika g besar, H_max kecil, dan sebaliknya.
10. Sebuah proyektil ditembakkan dengan kecepatan awal V₀. Jika sudut elevasi diubah dari 30° menjadi 60° (dengan V₀ yang sama), bagaimana perubahan jarak jangkauan horizontalnya?
- A. Berkurang
- B. Bertambah
- C. Tetap sama
- D. Tidak dapat ditentukan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Jarak jangkauan horizontal (R) = (V₀² sin 2θ) / g. Untuk θ = 30°, R₁ = (V₀² sin 60°) / g = (V₀² √3/2) / g. Untuk θ = 60°, R₂ = (V₀² sin 120°) / g = (V₀² √3/2) / g. Keduanya menghasilkan nilai yang sama.
11. Pada gerak parabola, energi mekanik benda (jumlah energi kinetik dan potensial) akan…
- A. Kekal (konstan)
- B. Berkurang
- C. Bertambah
- D. Berubah-ubah tergantung posisi
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Jika hambatan udara diabaikan, satu-satunya gaya yang bekerja adalah gravitasi (gaya konservatif). Dalam kondisi ini, energi mekanik sistem akan kekal atau konstan.
12. Komponen kecepatan vertikal (Vy) pada gerak parabola pada waktu t dihitung dengan rumus…
- A. Vy = V₀ cos θ – gt
- B. Vy = V₀ sin θ – gt
- C. Vy = V₀ – gt
- D. Vy = gt
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Pada sumbu vertikal, berlaku GLBB dengan percepatan -g (arah ke bawah). Jadi, Vy = V₀ sin θ – gt.
13. Sebuah bola ditendang dengan kecepatan awal 10 m/s pada sudut elevasi 0° (horizontal). Ini berarti bola tersebut mengalami gerak…
- A. Setengah parabola
- B. Parabola penuh
- C. Vertikal ke atas
- D. Horizontal murni
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Jika sudut elevasi 0°, maka bola hanya memiliki komponen kecepatan horizontal awal. Ini adalah kasus khusus gerak parabola di mana benda bergerak horizontal dan jatuh karena gravitasi, seperti benda yang dilempar dari meja.
14. Jika sebuah benda ditembakkan vertikal ke atas (sudut elevasi 90°), maka jarak jangkauan horizontalnya adalah…
- A. Nol
- B. Maksimum
- C. Tak terhingga
- D. Sama dengan tinggi maksimum
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Jarak jangkauan horizontal (R) = (V₀² sin 2θ) / g. Jika θ = 90°, maka sin 2θ = sin 180° = 0. Jadi, R = 0. Benda hanya bergerak naik dan turun di satu titik.
15. Benda bergerak parabola, kecepatan awal 25 m/s, sudut elevasi 53° (sin 53° ≈ 0,8; cos 53° ≈ 0,6). Hitung kecepatan horizontalnya!
- A. 10 m/s
- B. 15 m/s
- C. 20 m/s
- D. 25 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Kecepatan horizontal (Vx) = V₀ cos θ. Vx = 25 m/s × cos 53° = 25 m/s × 0,6 = 15 m/s.
16. Manakah pernyataan yang BENAR mengenai gerak parabola?
- A. Kecepatan horizontal berubah seiring waktu.
- B. Kecepatan vertikal konstan selama gerak.
- C. Percepatan gravitasi hanya bekerja pada sumbu X.
- D. Percepatan pada sumbu Y adalah -g.
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Pada gerak parabola, kecepatan horizontal (Vx) selalu konstan. Kecepatan vertikal (Vy) berubah karena percepatan gravitasi. Pada titik tertinggi, Vy = 0, tetapi Vx ≠ 0 (kecuali jika ditembakkan vertikal).
17. Sebuah benda dilempar mendatar dari ketinggian 80 m dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah waktu yang dibutuhkan benda untuk sampai ke tanah? (g = 10 m/s²)
- A. 2 detik
- B. 3 detik
- C. 4 detik
- D. 5 detik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Untuk gerak vertikal, y = V₀y t + ½gt². Karena dilempar mendatar, V₀y = 0. Jadi, 80 = 0 + ½ × 10 × t². 80 = 5t². t² = 16. t = 4 detik.
18. Dalam gerak parabola, lintasan benda berbentuk…
- A. Lingkaran
- B. Parabola
- C. Elips
- D. Garis lurus
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Nama ‘parabola’ sendiri berasal dari bentuk lintasannya yang menyerupai kurva parabola.
19. Jika sudut elevasi θ = 0°, maka rumus tinggi maksimum (H_max) akan menjadi…
- A. 0
- B. Tak terhingga
- C. (V₀²) / (2g)
- D. (V₀²) / g
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Rumus H_max = (V₀² sin²θ) / (2g). Jika θ = 0°, maka sin 0° = 0. Sehingga H_max = (V₀² × 0²) / (2g) = 0.
20. Faktor apa saja yang memengaruhi kecepatan benda pada sumbu Y (vertikal) pada gerak parabola?
- A. Hanya kecepatan awal
- B. Hanya waktu
- C. Hanya percepatan gravitasi
- D. Kecepatan awal, sudut elevasi, gravitasi, dan waktu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Kecepatan vertikal (Vy) = V₀ sin θ – gt. Jadi, Vy dipengaruhi oleh kecepatan awal (V₀), sudut elevasi (θ), percepatan gravitasi (g), dan waktu (t).
B. Isian Singkat
1. Besaran yang selalu konstan pada gerak parabola di sumbu horizontal adalah ____.
Jawaban: Kecepatan (Vx)
2. Sudut elevasi yang menghasilkan jarak jangkauan horizontal maksimum adalah ____ derajat.
Jawaban: 45
3. Pada titik tertinggi gerak parabola, komponen kecepatan vertikal adalah ____.
Jawaban: Nol
4. Jika sebuah benda dilemparkan dengan kecepatan awal V₀ dan sudut elevasi θ, maka waktu total di udara adalah ____ kali waktu untuk mencapai titik tertinggi.
Jawaban: Dua
5. Rumus untuk mencari posisi horizontal (x) pada waktu t adalah x = ____.
Jawaban: V₀ cos θ t
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah besaran gerak parabola berikut dengan rumus yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Waktu mencapai titik tertinggi | t_max = (V₀ sin θ) / g |
| Tinggi maksimum | H_max = (V₀² sin²θ) / (2g) |
| Jarak jangkauan horizontal | R = (V₀² sin 2θ) / g |
2. Jodohkanlah komponen gerak parabola berikut dengan karakteristiknya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Kecepatan Horizontal (Vx) | Konstan |
| Kecepatan Vertikal (Vy) | Berubah karena gravitasi |
| Percepatan Horizontal (ax) | Nol |
| Percepatan Vertikal (ay) | Percepatan gravitasi (-g) |
D. Uraian
1. Jelaskan mengapa gerak parabola disebut sebagai perpaduan dua gerak yang berbeda dan sebutkan karakteristik masing-masing gerak tersebut!
Gerak parabola disebut perpaduan dua gerak karena dapat dianalisis menjadi dua komponen yang saling tegak lurus: Gerak Lurus Beraturan (GLB) pada sumbu horizontal (X) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada sumbu vertikal (Y). Karakteristik GLB pada sumbu X adalah kecepatan horizontal (Vx) yang konstan (tetap) karena tidak ada percepatan horizontal (ax = 0). Karakteristik GLBB pada sumbu Y adalah kecepatan vertikal (Vy) yang berubah secara teratur karena adanya percepatan gravitasi (ay = -g atau +g, tergantung arah). Kecepatan vertikal berkurang saat naik dan bertambah saat turun.
2. Sebuah bola ditendang dengan kecepatan awal 30 m/s dan sudut elevasi 30°. Jika g = 10 m/s², hitunglah: a) Waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi, dan b) Tinggi maksimum yang dicapai bola!
Diketahui: V₀ = 30 m/s, θ = 30°, g = 10 m/s². a) Waktu mencapai titik tertinggi (t_max) = (V₀ sin θ) / g = (30 × sin 30°) / 10 = (30 × ½) / 10 = 15 / 10 = 1,5 detik. b) Tinggi maksimum (H_max) = (V₀² sin²θ) / (2g) = (30² × (sin 30°)²) / (2 × 10) = (900 × (½)²) / 20 = (900 × ¼) / 20 = 225 / 20 = 11,25 meter.
3. Jelaskan bagaimana pengaruh sudut elevasi terhadap jarak jangkauan horizontal (R) pada gerak parabola, dan sudut berapa yang menghasilkan jangkauan maksimum?
Jarak jangkauan horizontal (R) pada gerak parabola dihitung dengan rumus R = (V₀² sin 2θ) / g. Dari rumus ini, terlihat bahwa R berbanding lurus dengan sin 2θ. Nilai sin 2θ akan maksimum jika 2θ = 90°, yang berarti θ = 45°. Oleh karena itu, sudut elevasi 45° akan menghasilkan jarak jangkauan horizontal maksimum. Untuk sudut-sudut yang saling berkomplemen (misalnya 30° dan 60°), jarak jangkauan horizontalnya akan sama, karena sin (2 × 30°) = sin 60° dan sin (2 × 60°) = sin 120° = sin (180°-60°) = sin 60°.
4. Sebuah panah ditembakkan horizontal dari ketinggian 45 meter dengan kecepatan 20 m/s. Jika g = 10 m/s², tentukan: a) Waktu panah mencapai tanah, dan b) Jarak horizontal yang ditempuh panah!
Diketahui: h = 45 m, V₀x = 20 m/s, V₀y = 0 m/s (karena ditembakkan horizontal), g = 10 m/s². a) Waktu mencapai tanah (t): Menggunakan gerak vertikal GLBB: h = V₀y t + ½gt². 45 = 0 × t + ½ × 10 × t². 45 = 5t². t² = 9. t = 3 detik. b) Jarak horizontal (x): Menggunakan gerak horizontal GLB: x = V₀x t. x = 20 m/s × 3 s = 60 meter.
5. Sebutkan dan jelaskan dua asumsi penting yang biasanya digunakan dalam menganalisis gerak parabola ideal!
Dua asumsi penting dalam menganalisis gerak parabola ideal adalah: 1. Hambatan Udara Diabaikan: Diasumsikan tidak ada gaya gesek atau hambatan dari udara yang memengaruhi gerak benda. Dalam kenyataannya, hambatan udara selalu ada dan dapat sangat memengaruhi lintasan benda, terutama untuk kecepatan tinggi. 2. Percepatan Gravitasi Konstan: Diasumsikan percepatan gravitasi (g) memiliki nilai yang konstan di seluruh lintasan benda dan arahnya selalu vertikal ke bawah. Perubahan ketinggian yang signifikan atau variasi geografis sebenarnya dapat menyebabkan sedikit perubahan pada nilai g, namun untuk perhitungan gerak parabola standar, g dianggap konstan.