Contoh Persoalan Fisika Dengan Solusi 2 Metode

𝕸𝖆𝖘 𝕬𝖓𝖉𝖞 𝕯𝖎𝖌𝖎𝖙𝖆𝖑 𝕸𝖊𝖉𝖎𝖆

2 min read

·

Apr 06, 2025

46

Share

Contoh Persoalan Fisika dengan Solusi 2 Metode

Dalam fisika, seringkali terdapat lebih dari satu cara untuk menyelesaikan suatu masalah. Memahami berbagai pendekatan ini tidak hanya membantu Anda mendapatkan jawaban yang benar, tetapi juga memperdalam pemahaman konsep fisika yang mendasari. Artikel ini akan membahas contoh persoalan fisika dan menunjukkan bagaimana menyelesaikannya dengan dua metode berbeda. Dengan demikian, Anda akan mampu mengasah kemampuan pemecahan masalah dan berpikir kritis dalam fisika.

Contoh Persoalan: Gerak Proyektil

Sebuah bola dilempar dengan kecepatan awal 20 m/s pada sudut 30° terhadap horizontal. Tentukan:

• (a) Waktu yang dibutuhkan bola untuk mencapai titik tertinggi.
• (b) Jarak horizontal maksimum yang ditempuh bola (jangkauan).

Kita akan menyelesaikan masalah ini dengan dua metode:

Metode 1: Menggunakan persamaan gerak:

Kita akan memecah kecepatan awal menjadi komponen-komponen horizontal (Vx) dan vertikal (Vy).

• Vx = V₀ cos θ = 20 m/s * cos 30° ≈ 17.32 m/s
• Vy = V₀ sin θ = 20 m/s * sin 30° = 10 m/s

(a) Waktu untuk mencapai titik tertinggi:

Pada titik tertinggi, kecepatan vertikal bola menjadi nol (Vy = 0). Kita dapat menggunakan persamaan:

Vy = Vy₀ - gt

dimana:

• Vy = kecepatan vertikal akhir (0 m/s)
• Vy₀ = kecepatan vertikal awal (10 m/s)
• g = percepatan gravitasi (≈ 9.8 m/s²)
• t = waktu

Dengan mensubstitusikan nilai-nilai tersebut, kita dapatkan:

0 = 10 - 9.8t

t ≈ 1.02 s

(b) Jarak horizontal maksimum (jangkauan):

Waktu total penerbangan bola adalah dua kali waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi (2t ≈ 2.04 s). Jarak horizontal dapat dihitung dengan:

x = Vx * t_total

x ≈ 17.32 m/s * 2.04 s ≈ 35.3 m

Metode 2: Menggunakan konsep energi:

Metode ini memanfaatkan prinsip kekekalan energi mekanik. Energi kinetik awal bola diubah menjadi energi potensial gravitasi pada titik tertinggi.

(a) Waktu untuk mencapai titik tertinggi:

Energi kinetik awal (vertikal):

Ek = ½ * m * Vy₀²

Energi potensial pada titik tertinggi:

Ep = m * g * h

dimana h adalah ketinggian maksimum. Pada titik tertinggi, Ek = Ep:

½ * m * Vy₀² = m * g * h

h = Vy₀² / (2g) ≈ 5.1 m

Kemudian, kita dapat menggunakan persamaan:

h = Vy₀t - ½gt²

5.1 = 10t - 4.9t²

Memecahkan persamaan kuadrat ini menghasilkan t ≈ 1.02 s.

(b) Jarak horizontal maksimum (jangkauan):

Waktu total penerbangan adalah 2t ≈ 2.04 s. Jarak horizontal dihitung dengan:

x = Vx * t_total ≈ 17.32 m/s * 2.04 s ≈ 35.3 m

Kesimpulan:

Kedua metode memberikan hasil yang sama. Metode pertama lebih langsung dan menggunakan persamaan gerak standar, sementara metode kedua menggunakan konsep energi, memberikan pendekatan alternatif yang bermanfaat untuk memahami dinamika gerak proyektil. Penting untuk menguasai kedua metode untuk meningkatkan kemampuan pemecahan masalah dalam fisika. Latihan lebih lanjut akan membantu Anda memilih metode yang paling efektif untuk setiap masalah yang dihadapi. Ingatlah untuk selalu memperhatikan satuan dan akurasi dalam perhitungan Anda.