Pengaruh Sudut Lintasan (θ) Terhadap Kecepatan awal (v0) dan Jarak Tempuh Benda (x)

Pengaruh Sudut Lintasan (θ) Terhadap Kecepatan awal (v0) dan Jarak Tempuh Benda (x)
Supri, Herkulanus Hengky
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro No: 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
Abstrak
Kata kunci:

Pendahuluan
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi sangat berpengaruh dalam berbagai bidang kehidupan manusia di antaranya dalam dunia bisnis, dalan dunia kerja, bahkan dalam dunia pendidikan. Hampir setiap orang sudah memiliki barang-barang yang berteknologi tinggi seperti handphone, kamera digital, laptop dan banyak lagi yang lainnya. Barang-barang berteknologi tersebut sudah membaur bahkan menjadi bagian dalam kehidupan manusia.
Sejauh ini penggunaan barang-barang berteknologi tinggi tersebut belum dimanfaatkan secara maksimal tetapi kebanyakan barang-barang tersebut hanya dijadikan sebagai barang mewah dan hanya untuk menunjukan gaya hidup mewah. Banyak ditemui orang-orang yang berada di sekitar kita yang memiliki barang-barang berteknologi tetapi mereka belum bisa menggunakannya secara maksimal bahkan barang-barang tersebut disalahgunakan oleh orang yang tidak bertanggung jawab. Mengingat begitu besarnya pengaruh barang-barang teknologi dalam kehidupan kita, maka kita dapat memanfaatkannya untuk berbagai aspek dalam kehidupan kita. Salah satunya kita dapat mengembangkannya dalam bidang pendidikan.
Dunia pendidikan kita sekarang ini penuh dengan masalah, baik masalah dalam kurikulum, masalah dalam metode pengajaran, maupun masalah dalam media pembelajaran yang digunakan oleh guru dalam mengajar. Dengan adanya masalah-masalah di atas, maka ada dampak pada siswa sendiri yang belajar. Salah satu masalah yang sangat besar pengaruhnya bagi siswa adalah kesulitan dalam memahami materi. Sebenarnya media pembelajaran ini sangat membantu bagi siswa untuk mengerti dan memahami suatu materi yang disampaikan oleh guru. Dengan alasan itu penulis mencoba untuk memanfaatkan barang-barang berteknologi tinggi, secara khusus memanfaatkan kamera digital dalam media pembelajaran untuk menganalisa gerak parabola. Kita dapat membaca dalam beberapa jurnal yang sudah menjelaskan pemanfaatan kamera digital untuk menganalisis berbagai topik yang berhubungan dengan ilmu fisika, seperti cahaya dan gerak. Keuntungan yang diperoleh lewat pemanfaatan kamera digital untuk proyek mata pelajaran fisika adalah sekolah yang kekurangan fasilitas akan diuntungkan dengan keberadaan kamera digital yang semakin banyak, siswa lebih aktif dilibatkan dan semakin termotivasi serta bekerja keras dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan topik pelajaran fisika yang diberikan, guru dapat memberikan waktu yang lebih banyak bagi siswa untuk bekerja dalam tim, sehingga siswa menjadi lebih menguasai topik yang sedang dibahas yang berhubungan dengan proyek yang diberikan [1]. Lebih spesifik lagi, keuntungan yang diperoleh lewat analisa video yang direkam dengan kamera digital adalah mempermudah investigasi yang otentik tentang berbagai hal yang nyata sebagai aplikasi dari grafik, matematis, dan representasi angka dalam menganalisa permasalahan / kejadian nyata, metode yang paling mudah diakses untuk melakukan studi kuantitatif dalam konsep elektrostatis, fenomena thermal, dan gerak 2 dimensi yang tidak terlalu cepat untuk direkam 30 frame per detik, Mudah digunakan dan siswa menganalisa data yang ada dalam analisa menjadi lebih teliti dalam menganalisa frame per frame dari video, kemungkinan ketidakpastian data yang terekam dalam video menjadi lebih kecil, dapat dicopy dan diperbanyak hasilnya dalam bentuk videocassete (VHS), Comnpact Disc (CD), dan digital video disc (DVD), Siswa dapat melakukan analisa video dimana saja [2].
Dari latar belakang masalah diatas, maka penulis merancang sebuah media pembelajaran dengan memanfaatkan kamera digital untuk menanalisa dan menjelaskan pengaruh sudut lintasan (θ) dan kecepatan awal benda (v0) terhadap jarak yang ditempuh oleh benda (x) dalam gerak parabola.



Perumusan Masalah
Bagaimana pemanfaatan kamera digital dalam media pembelajaran fisika untuk materi gerak parabola?
Bagaimana pengaruh sudut lintasan (θ) dan kecepatan awal benda (v0) terhadap jarak yang ditempuh oleh benda (x)?

Tujuan Penelitian
Membuat media pembelajaran dengan memanfaatkan alat berteknologi tinggi (kamera digital) sehingga dapat membantu siswa dalam memahami konsep gerak parabola
Ingin mengetahui tingkat keberhasilan pembelajaran dengan memanfaatkan kamera digital sebagai media pembelajaran
Ingin mengetahui tingkat keberhasilan siswa dalam belajar dengan memanfaatkan kamera digital sebagai media pembelajaran
Ingin mengetahui pengaruh sudut lintasan (θ) dan kecepatan awal benda (v0) terhadap jarak yang ditempuh oleh benda (x)

Manfaat Penelitian
Bagi siswa
Membatu siswa dalam memahami konsep materi gerak parabola
Bagi guru
Membantu guru dalam mengajarkan konsep gerak parabola

Dasar Teori
Salah satu contoh gerak lengkung dengan percepatan konstan adalah gerak peluru (proyektil). Gerak ini adalah gerak dua dimensi dari partikel yang dilemparkan miring ke udara, misalnya gerak baseball dan bola golf. Kita anggap bahwa pengaruh gesekan udara terhadap gerak ini dapat diabaikan.
Untuk menganalisis gerak peluru, yang pertama-tama penting untuk memecahkan gerak parabola menjadi dua komponen dasar yaitu, gerak horizontal dan gerak vertikel. Berdasarkan teori tidak ada gaya dalam arah horizontal yang dialami benda (arah sumbu x) maka percepatan sama dengan nol dan bola bergerak dengan kecepatan yang konstan. Akan ada pengaruh yang signifikan terhadap lintasan gerak parabola ketika sudut lintasan gerakannya berubah-ubah. Kecepatan horizontal bola pada komponen X disimbolkan dengan Ux. Kita anggap bahwa pengaruh gesekan udara terhadap gerak ini dapat di abaikan. Gerak peluru adalah gerak dengan percepatan konstan g yang berarah ke bawah, dan tidak ada komponen percepatan dalam arah horizontal. Jika dipilih sistem koordinat dengan sumbu y positif vertikal ke atas, maka ke dalam persamaan-persamaan harus kita masukkan ay=-g dan ax=0.
Selanjutnya memilih pula titik asal system koordinat pada tempat mulainya gerak peluru tersebut, misalnya pada titik di mana bola mulai lepas dari tangan pelempar atau pada titik dimana bahan bakar roket mulai menyembur keluar dan sebagainya. Pilihan ini menyebabkan x0=y0=0 dan pada saat peluru mulai bergerak, t=0, kecepatannya adalah v0 yang membentuk sudut θ0 dengan sumbu x-positip, sehingga komponen x dan y dari v0 adalah:
Vx0= Vocos θ dan Vy0= Vo sin θ
Karena tidak ada komponen percepatan dalam arah horizontal, maka komponen kecepatan dalam arah ini adalah konstan. Masukan ax=0 dan vx0= Vocosθ ke dalam persamaan Vx= Vxo+axt, sehingga didapatkan
Vx= vo cos θ
Sedangkan dalam komponen vertikel kecepatan akan berubah terhadap waktu dengan gerak vertikal dengan percepatan konstan ke bawah. Kedalam persamaan Vy=Vyo+ayt kita masukan ay=-g dan Vyo=Vosin θo, sehingga menjadi
Vy= Vo sin θo–gt
Komponen vertical ini mengikuti gerak jatuh bebas. Besarnya resultan vektor kecepatan pada sembarang tempat adalah
V=√(v_x^2+v_y^2 )
Sedangkan sudut θ yang dibentuk oleh vektor kecepatan dengan garis horizontal pada saat itu diberikan oleh:
tan θ = ( v_y)/vx
vector kecepatan disetiap titik selalu menyinggung lintasan partikel.
Untuk koordinat x dari posisi partikel pada saat sembarang dapat diperoleh dari persamaan X = Xo + Vxot + ( 1)/( 2) ax〖 t〗^2 , dengan Xo = 0, ax = 0, dan Vxo = Vo cos θo yaitu :
X= (Vocos θo) t

Metode
Gambar dibawah ini menunjukan lintasan alumunium yang besar sudutnya berbeda-beda.




Gambar 1. Sudut 45° Gambar 2. Sudut 55 °





Gambar 3. Sudut 60°
Susunan peralatan yang digunakan dalam melaksanakan penelitian gerak parabola. Ditunjukan seperti gambar dibawah ini




Lintasan terbuat dari alumunium yang dibengkokkan dengan besar sudut yang berbeda-beda dan sudah ditentukan. Sudut dibuat berbeda-beda dengan tujuan ingin melihat bagaimana kecepatan awal bola yang dihasilkan ketika bola akan lepas dari lintasan. Lintasan parabola yang sudah dibuat diletakan diatas meja dengan tujuan agar lebih mudah untuk melakukan percobaan dan mengambil gambar. Untuk dapat melihat dengan jelas bagaimana posisi bola ketika akan lepas dari lintasan maka, perlu dibentuk suatu skala tertentu yang ditulis diatas kertas dalam bentuk kotak-kotak dan ditempelkan pada dinding kemudian menyesuaikan ujung lintasan parabola persis pada salah satu sudut skala yang sudah dibuat sehingga akan lebih mudah untuk melihat dan menganalisa posisi bola (lihat gambar 2). Agar mendapatkan hasil gambar yang maksimal maka posisi kamera harus dalam keadan diam sehingga hasil video yang direkam tidak bergoyang. Untuk menghidari semuanya itu maka sebelum melakukan pengambilan video posisi kamera harus disetting sedemikian rupa sehingga skala yang ditempelkan pada dinding dan bola yang akan lepas dari lintasan dapat direkam secara sempurna. Setelah semuanya sudah tersusun dengan baik maka pengambilan video dapat dilakukan. Benda yang dijatuhkan pada lintasan adalah benda yang bentuknya bulat sempurna dalam percobaan ini menggunakan bola besi. Pengambilan video dapat dilakukan dalam beberapa kali dengan tujuan untuk mendapatkan hasil rekaman video yang lebih bagus.




Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan
.
Referensi