KINEMATIKA DALAM GERAK PROYEKTIL

 MAKALAH 

FISIKA UNTUK BIOTEKNOLOGI 

KINEMATIKA DALAM GERAK PROYEKTIL

Dosen Pengampu: Prof. Dr. Parno, M.Si







Disusun oleh :

Estuning Tyas 210343606435





UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI

2021




KATA PENGANTAR

    Puji syukur kepada Allah SWT. atas anugerah, berkah dan rahmat-Nya yang berlimpah sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan baik. Tidak lupa saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang terlibat untuk membantu terlaksananya penulisan makalah ini hingga bisa tersusun dengan baik, khususnya kepada Bapak Prof. Dr. Parno, M.Si selaku dosen pengampu mata kuliah fisika untuk bioteknologi. 

    Makalah yang berjudul Kinematika dalam Gerak Proyektil ini menjelaskan tentang pengertian kinematika dalam gerak proyektil secara umum dan penerapan gerak proyektil dalam kehidupan khususnya bidang bioteknologi.

    Saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam makalah ini. Untuk itu saya sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Demikian makalah ini disusun. Semoga makalah ini dapat memberi manfaat dan menambah wawasan bagi pembaca.






Lamongan, 14 September 2021

Penulis






BAB 1

PENDAHULUAN


A. LATAR BELAKANG

      Gerakan shuttlecock ketika melambung akibat dari dorongan raket bulutangkis, atau gerak bola dalam pukulan home run, jika kita perhatikan, shuttlecock atau bola kasti tidak bergerak lurus, melainkan bergerak melengkung.  Gerak jenis ini merupakan gerak proyektil.

        Gerak adalah perpindahan kedudukan suatu benda terhadap benda lainnya. Berdasarkan lintasannya, gerak terbagi menjadi tiga jenis, yaitu gerak lurus, gerak melingkar, dan gerak melengkung (proyektil). Gerak proyektil bisa disebut gerak parabola atau gerak peluru. Gerak proyektil merupakan gabungan antara gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Gerak proyektil termasuk gerak dua dimensi karena lintasan geraknya membentuk sudut elevasi dengan sumbu x dan sumbu y. 
 

Gerak proyektil dapat ditemukan dimana saja. Bahkan dalam bidang bioteknologi, fenomena gerak proyektil dapat ditemukan. Oleh karena itu banyak teknologi bidang bioteknologi masa kini yang diciptakan dengan memanfaatkan gerak proyektil. 


B. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, dapat dirumuskan masalah sebagai berikut.

1. Apa pengertian gerak proyektil dan kinematika dalam gerak proyektil?

2. Fenomena gerak proyektil apa saja yang ada dalam bidang bioteknologi?

3. Teknologi dalam bioteknologi seperti apa yang memanfaatkan konsep gerak proyektil?

       4. Apa contoh dari permasalahan kontekstual pada bidang bioteknologi, solusi-solusi penyelesaian          yang sudah ada, solusi terbaru yang ditawarkan, dan desain miniatur teknologi solusi penyelesaian         terbaru?


C. TUJUAN PENULISAN

    1. Memahami tentang kinematika dalam gerak proyektil

    2. Mengetahui fenomena gerak proyektil

    3. Mengetahui teknologi yang memanfaatkan konsep gerak proyektil

    4. Mengetahui permasalahan, solusi-solusi, dan desain miniatur solusi terbaru terkait gerak proyektil         dalam bioteknologi



BAB 2

PEMBAHASAN

A. Kinematika Dalam Gerak Proyektil

Kinematika adalah ilmu fisika cabang dari mekanika yang membahas gerak benda tanpa memperhatikan gaya penyebab gerak tersebut. Kinematika dalam gerak proyektil berarti gerak benda dalam lintasan melengkung yang bergerak tidak karena daya dorongan sendiri. contohnya, gerak bola voli dalam passing. Bola bergerak karena didorong oleh daya si pengumpan.

    

Gambar. 1.1 atas : penerapan gerak proyektil dalam passing bola voli, bawah : lintasan gerak proyektil yang dilempar dengan sudut elevasi (sumber : google)


1. Jenis Gerak Proyektil

Terdapat beberapa jenis gerak proyektil antara lain sebagai berikut. Pertama, gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal dengan sudut tetap terhadap garis horizontal. Misalnya gerakan bola basket yang dilemparkan ke dalam keranjang.

Gambar 1.2 gerak proyektil pada bola basket dengan sudut tetap (sumber : google)

Pada gambar tersebut bola basket dilempar ke atas dengan sudut elevasi tertentu, dan pada sudut tertinggi bola basket hanya memiliki kecepatan arah x sehingga bola memiliki lintasan melengkung.

Kedua, gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal pada ketinggian tertentu dengan arah sejajar horizontal. Beberapa contoh gerakan jenis ini yang dapat kita temukan, meliputi gerakan rudal yang dijatuhkan oleh pesawat tempur atau benda yang dilemparkan ke bawah dari ketinggia tertentu.

Gambar 1.3 gerak proyektil pada rudal dengan ketinggian tertentu yang sejajar dengan arah horizontal (sumber : google)

Pada gambar, terlihat pesawat bergerak ke arah kanan sehingga memberikan kecepatan awal benda. Hanya arah sumbu x yang menyebabkan benda bergerak proyektil, hal ini berbeda dengan kasus yang pertamam dimana benda dilemparkan keatas sehingga benda memiliki kecepatan x dan y.

Ketiga, gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut θ terhadap garis horizontal.

Gambar 1.4 gerak proyektil dari ketinggian tertentu dengan sudut θ Terhadap garis horizontal (sumber : google)

2. Menghitung Kecepatan Gerak Proyektil

Gerak proyektil termasuk gerak dua dimensi karena memiliki komponen horizontal dan vertikal sekaligus. Komponen gerak pada sumbu vertikalnya (y) dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan tahanan udara (sering diabaikan) serta berhubungan dengan ketinggian maksimum. Sedangkan komponen gerak pada sumbu horizontal (x) dipengaruhi oleh kecepatan awal dan tahanan udara (diabaikan), serta berhubungan dengan perpindahan (jarak).
 
·      Gerak Proyektil Searah Sumbu X
Dalam gerak proyektil, komponen sumbuu x merupakan komponen GLB. GLB merupakan kecepatan di sumbu horizontal pada titik ataupun posisi tetap. Pada sumbu x, komponen awal adalah simbol dari kecepatan awal. Sehingga berlaku persamaan :

Vox = V0 cos θ



Vtx  = V0 cos θ
x = Vtx .  t
x = V0 cos θ t 
dimana : 
V0   = kecepatan awal benda(m/s)
Vox = kecepatan awal benda searah sumbu x (m/s)
Vtx  = kecepatan benda searah sumbu x setelah t detik (m/s)
x    = jarak tempuh horizontal (m)
θ    = sudut elevasi

t     = waktu (s)

 ·      Gerak Proyektil Searah Sumbu Y

Gerak searah sumbu y adalah gerak lurus berubah beraturan GLBB, karena dipengaruhi percepatan gravitasi bumi yang arahnya ke bawah. Maka berlaku persamaan :
Voy = Vo sin θ

Vty   = Voy – g . t
        =  V0 sin θ – g t 
Gerak vertikal ke atas menggunakan rumus
y = Voy t –  g t2
   =  V0 sin θ t -  g . t2 
dimana : 
Voy = kecepatan awal benda pada sumbu y (m/s)
Vty = kecepatan benda pada sumbu y setelah t detik (m/s)
y     = jarak tempuh vertikal/ketinggian (m)

g   = percepatan gravitasi (m/s)

Setelah didapat kecepatan di sumbu x (Vx) dan kecepatan di sumbu y (Vy), kita dapat mencari nilai kecepatan totalnya atu kecepatan resultan (VR) dengan menggunakan rumus berikut



·        Ketinggian Maksimum

Pada ketinggian maksimum, harga Vty = 0 (benda tidak naik lagi). Untuk menghitung waktu pada ketinggian maksimum dapat dengan cara memnsubtitusikan ty maks (waktu yang diperlukan untuk mencapai titik tertinggi) ke persamaan rumus kecepatan pada sumbu y. maka diperoleh : 

Vty = V0 sin θ – g t


0 = V0 sin θ – g t 

kita dapat mencari ketinggian maksimum (ym) gerak proyektil dengan mensubtitusikannya ke persamaan rumus jarak pada sumbu y. maka diperoleh :
 
·           Jarak Terjauh

Kedudukan terjauh yang dicapai benda pada gerak proyektil akan terpenuhi jika y = 0 (ketika benda kembali menyentuh tanah). Apabila harga ini disubtitusikan pada persamaan rumus jarak terhadap sumbu y dengan t = tx maks = waktu yang diperlukan untuk mencapai jarak terjauh, maka diperoleh :
y = V0 t sin θ -  g t2
0 = V0 t sin θ -  g t2
     
Sedangkan jarak terjauh (Xm) yang dicapai benda, persamaannya dapat diperoleh dari rumus


3.  Contoh Soal Gerak Proyektil

1. Ikan pemanah menyemburkan air dengan membentuk sudut 37° terhadap horizontal. Jika air         tersebut disemburkan dengan kecepatan awal 50 m/s, tentukanlah :
a. Kecepatan awal air dalam arah vertikal
b. Kecepatan air pada titik tertinggi 
 

Jawab :

Diketahui : θ = 37° 
                Vo = 50 m/s

   a.    Kecepatan awal air dalam arah vertikal adalah :

Voy = Vo sin θ 
        = Vo sin 37° 
         = 50 x 0,6

 = 30 m/s


b.    Kecepatan air pada titik tertinggi :

Kecepatan air pada titik tertinggi dalam arah vertikal adalah nol (Vy =0) sedangkan dalam arah horizontal adalah tetap, yaitu sebesar Vx

V x  = V0 cos θ

= V0 cos 37°

= 50 x 0,8

                               = 40 m/s 

4.  Hubungan Sudut Elevasi Dengan Jarak yang Ditempuh Benda

Berdasarkan grafik lintasan gerak proyektil diatas dapat diketahui bahwa untuk benda mencapai jarak sejauh-jauhnya ketika sudut elevasinya 45°. Perubahan sudut elevasi mempengaruhi nilai waktu saat mencapai titik maksimum. Ketinggian awal benda juga menentukan jarak lintasan, semakin besar ketinggian awal benda maka jarak lintasan yang ditempuh benda akan semakin besar.

 

B. Fenomena Gerak Proyektil 

Ikan pemanah (archer fish) adalah karnivora yang berwarna perak dan hitam, hidup di air payau dan memiliki kemampuan unik dalam mencari makan. Karena cara ikan ini mendapatkan mangsa adalah dengan konsep gerak proyektil. Ikan ini menyemburkan air ke atas untuk menjatuhkan serangga yang berada di tepi permukaan air, biasanya di daun atau ranting. Semprotan air yang sangat kuat ini dihasilkan saat ikan menekan lidahnya pada lekuk mulutnya sehingga membentuk formasi yang sempit dan tajam. Kemudian, ikan pemanah ini menutup insangnyauntuk mendorong air melesat ke arah mangsa. Energi yang sangat besar ini memaksimalkan dampak titik air saat menghantam mangsa dan memungkinkan mangsa untuk jatuh. Jika mangsa telah jatuh, ikan ini akan segera memakannyaanya.


Gambar 1.4 ikan pemanah yang menembak mangsa (sumber : google)


C.  Teknologi yang Memanfaatkan Gerak Proyektil

  Tumbuhan adalah makhluk hidup. Salah satu ciri makhluk hidup adalah tumbuh dan berkembang. Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan, antara lain gen, hormon, nutrisi, cahaya, suhu, medium  tumbuh, pH tanah, kelembapan udara, dan air. Air bisa didapatkan dari hujan yang terjadi secara alami. Namun jika musim kemarau, hujan jarang terjadi. Apabila kejadian ini ada di lingkungan rumah atau taman, maka orang-orang akan menyirami tumbuhan mereka. Awalnya orang-orang menyirami tumbuhan menggunakan bantuan gayung dan ember. Tapi itu dinilai tidak efektif karena harus mengisi ulang ember yang digunakan. Jadi orang-orang mulai menggunakan selang air. Selang air ini menggunakan konsep gerak proyektil. karena air yang keluar dari selang bergerak melengkung hingga air mencapai lokasi tumbuhan. Ada juga alat serupa yang membantu penyiraman tumbuhan, yaitu alat penyiram otomatis. Yang tentunya alat ini juga menggunakan konsep kerja gerak proyektil. Alat ini bahkan dilengkapi sensor kelembapan sehingga dapat menyiram secara otomatis ketika lingkungan disekitarnya kering. Dengan menggunakan alat ini orang-orang bisa dengan mudah menyirami tumbuhannya.

Gambar 1.5 penerapan gerak proyektil pada teknologi penyiram otomatis (sumber : google)

D. Permasalahan Kontekstual pada Bidang Bioteknologi, Solusi-Solusi Penyelesaian yang Sudah     Ada, Solusi Terbaru yang Ditawarkan, dan Desain Miniatur Teknologi Penyelesaian 

(Belum menemukan permasalahan kontekstual, solusi-solusi, dan desain miniatur teknologi)


BAB III

PENUTUPAN

Kesimpulan

    Kinematika dalam gerak proyektil adalah gerak benda dalam lintasan melengkung tanpa memperhatikan penyebabnya. Terdapat beberapa jenis gerak proyektil, pertama gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal dengan sudut tetap terhadap garis horizontal. Kedua, gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal pada ketinggian tertentu dengan arah sejajar horizontal. Ketiga, gerakan benda proyektil ketika diberikan kecepatan awal dari ketinggian tertentu dengan sudut θ terhadap garis horizontal. Gerak proyektil termasuk gerak dua dimensi, sehingga memiliki komponen horizontal (pada sumbu x) dan vertikal (pada sumbu y). titik terjauh benda pada lintasan melengkung adalah ketika sudut elevasinya 45°.

      Contoh fenomena gerak proyektil adalah ikan pemanah dalam mendapatkan mangsanya. Ikan pemanah akan menyemburkan air dengan kuat sehingga dapat menjatuhkan mangsanya yang berada di permukaan air kemudian memakannya.

     Teknologi yang menggunakan konsep gerak proyektil adalah teknologi penyiram otomatis. Teknologi ini membantu memudahkan pekerjaan manusia, karena manusia tidak perlu mengeluarkan usaha yang berat untuk menyirami tanaman. Disebabkan karena alat ini sudah memiliki sensor kelembapan, sehingga dapat menyiram dengan otomatis.


Artikel yang Sesuai




Daftar Pustaka

Ruang Guru, 2017. Definisi Gerak Parabola (online) (https://www.ruangguru.com/blog/definisi-gerak-   parabola, diakses 13 September 2021)

MYRIGHT.COM, 2017. Menghitung Jarak dan Ketinggian Pada Gerak Parabola (online) (http://www.myrightspot.com/2017/02/menghitung-jarak-dan-ketinggian-pada-gerak-parabola.html, diakses 13 September 2021)

parapuan, 2019. Ikan Pemanah, Hewan Air Payau yang Memangsa dengan Cara Unik (online) (https://bobo.grid.id/read/081756335/ikan-pemanah-hewan-air-payau-yang-memangsa-dengan-cara-unik, diakses 14 September 2021)

Susanto, Edy dkk, (2018) Buku Pintar Belajar Fisika Kelas X. Jakarta

ade rama tanjung, 2017. Kok Bisa Penyiram Otomatis Tahu Kapan Harus Menyiram? (online) (http://aderamatanjungputra.blogspot.com/2017/12/kok-bisa-penyiram-tanaman-otomatis-tahu.html, diakses 14 September 2021)


LINK DOWNLOAD PDF FILE



Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

MAKALAH FISIKA: GERAK RELATIF DALAM KINEMATIKA

Image
                                        GERAK RELATIF DALAM KINEMATIKA Disusun oleh: Anita Valerie Stephani Simanjuntak NIM: 210343606441 A. Uraian Materi Dalam kehidupan sehari-hari, seringkali kita melihat gerak suatu benda dari titik acuan tertentu. Ketika pergi dengan menggunakan mobil, kita seringkali melihat pemandangan pohon. Kita yang diam di dalam mobil melihat pohon-pohon bergerak padahal tidak. Pohon-pohon tersebut justru terlihat bergerak karena kita sedang berada di dalam mobil yang bergerak. Dalam Fisika, keadaan seperti ini disebut sebagai gerak relatif. Gerak relatif atau semu  adalah gerak yang didasarkan oleh titik acuannya. Benda yang diam akan seolah-olah terlihat bergerak karena adanya gerakan dari si pengamat.     Berdasarkan ilustrasi di atas, pengamat A masing-masing berjarak 5 satuan dari pengamat B dan pengamat C. Menurut p...
Read more