GeeGit Lab · Fisika · Lab Belajar
🎯 Gerak Parabola
Luncurkan bola pada berbagai sudut dan kecepatan, lalu temukan sudut lemparan terjauh, dengan dan tanpa hambatan udara.
Untuk: SMA sampai tahun pertama kuliah · Waktu: 15–20 menit · Gratis, tanpa daftar · Semua hitungan berjalan di perangkatmu
Tujuan
Menyelidiki bagaimana sudut luncur, kecepatan awal, dan ketinggian peluncur menentukan jangkauan benda, lalu menemukan sendiri sudut yang memberi lemparan terjauh, dengan dan tanpa hambatan udara.
Teori
Benda yang dilempar miring bergerak dalam dua arah sekaligus: mendatar dengan kecepatan tetap, dan tegak yang diperlambat gravitasi. Tanpa hambatan udara dan diluncurkan dari tanah datar:
R adalah jangkauan, H tinggi maksimum, v₀ kecepatan awal, dan θ sudut luncur. Karena sin 2θ paling besar ketika θ = 45°, sudut itulah yang memberi jangkauan terjauh. Sudut yang jumlahnya 90° (misalnya 30° dan 60°) menghasilkan jangkauan yang sama.
Di udara sungguhan ada gaya hambat yang sebanding dengan kuadrat kecepatan, F = ½ ρ Cd A v². Gaya ini paling merugikan lintasan yang tinggi dan lama di udara, sehingga sudut terbaik bergeser ke bawah 45°. Untuk kasus ini tidak ada rumus sederhana, jadi simulasi menghitungnya langkah demi langkah.
Prosedur
Versi fisik: bola kecil, peluncur yang bisa diatur sudutnya (misalnya pipa dan karet, atau cukup dilempar dengan busur derajat sebagai panduan), dan meteran.
- Tetapkan kecepatan luncur yang sama untuk semua percobaan (tarikan karet yang sama).
- Luncurkan pada sudut 15°, 30°, 45°, 60°, dan 75°. Ulangi tiap sudut 3 kali dan ambil rata-ratanya.
- Ukur jarak dari peluncur ke titik jatuh pertama.
- Gambar grafik jangkauan terhadap sudut, lalu cari puncaknya.
Versi virtual: atur kecepatan dan ketinggian, lalu luncurkan pada beberapa sudut. Jangkauan dicatat dengan galat pita ukur seperti pengukuran sungguhan. Nyalakan hambatan udara untuk membandingkan.
Simulasi dan pengukuran
Tabel pengamatan
| # | sudut (°) | v₀ (m/s) | h₀ (m) | hambatan udara | jangkauan (m) | tinggi maks (m) | waktu terbang (s) |
|---|
Analisis
Uji pemahaman
Batasan dan validasi
- Bola dianggap titik yang tidak berputar. Efek putaran (efek Magnus, yang membuat bola melengkung) dan angin tidak dimodelkan.
- Hambatan udara memakai koefisien hambat tetap Cd = 0,47 (bola halus). Pada bola sungguhan nilainya berubah dengan kecepatan.
- Bola contoh bermassa 58 g dengan diameter 6,7 cm, kira-kira sekelas bola tenis. Ini parameter contoh, bukan spesifikasi resmi.
- Jangkauan tercatat dengan galat pita ukur (simpangan baku 2 cm + 0,5%). Tinggi dan waktu terbang ditampilkan tanpa galat.
- Validasi: tanpa hambatan udara, jangkauan, tinggi, dan waktu terbang dari simulasi numerik cocok dengan rumus analitik, dan sudut terbaiknya tepat 45°. Uji otomatisnya ada di kode situs.
Referensi
- OpenStax, University Physics Volume 1, §4.3 "Projectile Motion" (CC BY 4.0): openstax.org
- Wikipedia, "Drag coefficient": koefisien hambat bola halus sekitar 0,47: en.wikipedia.org
- NIST, nilai percepatan gravitasi standar: physics.nist.gov
Cara mengutip lab ini: GeeGit Lab. (2026). Gerak Parabola [Laboratorium virtual]. GeeGit Media. https://geegit.id/lab/gerak-parabola