Gerak Proyektil (Gerak Peluru)

Suatu hari Cesc Fabregras dan Neymar Jr. mencetak goal yang sangat cantik dengan mencungkil bola sehingga mengecoh kiper yang terlanjur salah posisi. Bola melaju pelan, akan tetapi cukup tinggi untuk mengecoh kiper yang salah posisi. Lintasan bola berbentuk melengkung yang kita kenal dengan gerak proyektil atau gerak peluru.

Apakah itu gerak peluru?

Gerak proyektil atau gerak peluru adalah gerak dengan lintasan melengkung berbentuk kurva parabola. Karena lintasan yang melengkung ini, gerak proyektil termasuk di dalam gerak dua dimensi. Maksud dari gerak dua dimensi adalah gerak benda dapat diproyeksikan pada arah horizontal dan vertikal. Secara fisika, pada arah horizontal, tidak ada gaya mempengaruhinya sehingga benda bergerak dengan kecepatan konstan. Sebaliknya pada arah vertikal gaya gravitasi menarik benda kebawah sehingga benda bergerak dengan kecepatan yang tidak konstan.

Persamaan gerak benda pada sumbu x dapat dinyatakan sebagai berikut:

$x=v_{o}sin\theta\times t$ (1)

Persamaan gerak benda pada sumbu y dapat dinyatakan sebagai berikut:

$y=y_o+v_{o}sin\theta t-\frac{1}{2}gt^2$ (2)

dimana v₀ adalah kecepatan awal benda, θ adalah sudut elevasi dan t adalah waktu tempuh.

Membaca persamaan gerak peluru

Pada persamaan (1) pada terlihat hanya faktor kecepatan awal dan waktu yang memengaruhi posisi gerak benda. Melalui persamaan (1) terlihat semakin lama benda bergerak jarak yang ditempuh semakin jauh. Posisi benda menjauh dari keadaan awalnya terhadap keadaaan awal.

Hal yang unik dapat dipahami melalui persamaan (2). Persamaan (2) memuat faktor kuadrat pada variabel waktu t. Hal ini menunjukkan benda membentuk pola kurva (lengkung).

Kita misalkan ada tentara yang sedang iseng menembakkan peluru dengan senapan AK 47 dengan sudut $30^{o}$ terhadap horizontal. Bagaimanakah keadaan geraknya?

Senapan AK 47 memiliki kecepatan awal sekitar 710 m/s dengan asumsi percepatan gravitasi 10 m/ $s^{2}$ maka, berdasarkan persamaan (2) gerak dapat dituliskan:

$$y=355t-\frac{1}{2}10t^{2}$$

Persamaan ini dapat ditunjukkan pada grafik berikut:

Gambar 1. Ilustrasi gerak peluru senapan AK-47

Nah bagaimana jika messi yang sedang menendang bola dengan kecepatan 80 km/jam dengan sudut $20^{o}$?

Grafik gerak benda dapat ditunjukkan pada gambar 2.

Pada gambar 2 dapat dipahami messi yang menendang bola, dimana bola tersebut akan kembali ke tanah pada selang waktu 20 detik. Dari gambar ditunjukkan bola akan sangat tinggi jika sudutnya $20^{o}$. Agar dapat mencetak gol pemain bola harus membentuk kecepatan bola dengan sudut yang kecil agar bola tidak melebihi gawang yaitu antara $1^{o}$ - $2^{o}$. Tinggi gawang sepak bola sekitar 2,44 m. Apabila sudut terlalu besar maka bola akan jauh melebihi gawang pada saat bola pada posisi tertinggi. Berikut simulasi tendangan messi dengan berbagai sudut pada kecepatan 80 km/jam.