Para pembaca yang budiman, berbicara tentang fisika terkadang memang bisa membuat kepala pusing. Namun, dengan penjelasan yang tepat, pasti dilema Anda akan terselesaikan. Pada artikel ini, kita akan mencoba membahas dan membantu menjawab soal tentang Joko yang menendang bola dengan sudut elevasi 45° dan bola jatuh dengan jarak mendatar sejauh 5 meter. Bagaimana kita bisa menghitung kecepatan awal bola?
Pertama-tama, kita perlu mengingat kembali konsep dasar fisika dalam hal ini, yaitu gerak parabola. Ketika bola ditendang dengan sudut tertentu, bola akan bergerak mengikuti lintasan parabola. Hal ini melibatkan dua komponen gerakan, yaitu gerakan horizontal (x) dan gerakan vertikal (y).
Untuk memecahkan masalah ini, kita bisa membagi masalah ini menjadi dua bagian: gerakan horizontal dan gerakan vertikal.
Gerakan Horizontal
Pada gerakan horizontal, kecepatan awal (v0) bisa dihitung menggunakan rumus jarak = kecepatan x waktu (S = vt). Namun, kita memerlukan waktu (t) dari gerakan bola ini. Karena kita belum mengetahuinya, mari kita pindah ke gerakan vertikal untuk mencari tahu.
Gerakan Vertikal
Pada gerakan vertikal, waktu (t) dapat dihitung dengan rumus t = 2v0.sin(θ) / g, dimana θ adalah sudut elevasi, dan g adalah percepatan gravitasi (9.8 m/s^2). Namun, kita tidak mempunyai nilai dari v0. Jadi, kita harus mencari cara lain.
Jawabannya terletak pada fakta bahwa pada sudut 45°, komponen horizontal dan vertikal dari kecepatan awal sama. Mengingat bahwa jarak horizontal yang ditempuh bola adalah 5 meter, waktu penerbangan bola (t) dapat dihitung dengan rumus t = S/v0 (karena kecepatan horizontal = kecepatan awal pada sudut 45°).
Substitusi S = 5 meter ke dalam rumus untuk mendapatkan v0 = S/t.
Namun kita masih membutuhkan waktu (t), dan ini dapat kita dapatkan dari persamaan gerakan vertikal: pada sudut 45° dan tanpa hambatan udara, waktu untuk naik dan turun adalah sama, dan bola akan mencapai ketinggian maksimum pada setengah jumlah total waktu tersebut. Dengan demikian, t = 2h/g.
Ketinghian (h) dapat kita dapatkan dari rumus h = v0^2 * sin^2(θ) / 2g, lalu substitusikan ke dalam rumus waktu t = 2h/g. Tapi kita mendapati kita kembali lagi membutuhkan v0.
Sebagai solusi, kita tahu bahwa pada sudut 45°, h = v0^2 / 4g (sudut 45 membuat sin^2(45) = 1/2). Dengan demikian, kita mendapatkan t = 2 * (v0^2 / 4g) / g = v0 / 2g.
Sehingga kita mendapatkan v0 = 2g * S/t = 2 * 9.8 * 5/t
Akan tetapi, t = v0 / 2g sehingga substitusi t pada persamaan v0 = 2 * 9.8 * 5/(v0 / 2g) dan penyelesaiannya akan memberikan v0^2 = 2 * 9.8 * 5 * 2 * 9.8 / v0 atau v0^3 = 2 * 9.8 * 5 * 2 * 9.8 yang setelah dituntaskan akan memberikan hasil v0, yaitu kecepatan awal yang kita cari.
Demikianlah proses menghitung kecepatan awal bola yang ditendang Joko. Semoga penjelasan ini membantu dan memberikan pemahaman yang lebih baik tentang konsep-konsep fisika yang terlibat. Menggunakan pengetahuan ini, Anda sekarang dapat menghidupkan fisika di lapangan sepakbola. Selamat belajar!
