BIDIKAN VERTIKAL: RUMUS, PERSAMAAN, CONTOH - FISIK - 2025

The tembakan vertikal adalah gerakan yang terjadi di bawah aksi dari medan gaya, umumnya yang gravitasi, dan dapat ke atas atau ke bawah. Ia juga dikenal dengan nama peluncuran vertikal.

Contoh paling cepat adalah melempar ke atas (atau ke bawah jika Anda lebih suka) bola dengan tangan, tentu saja, pastikan untuk melakukannya dalam arah vertikal. Dengan mengabaikan hambatan udara, gerakan yang diikuti bola secara sempurna sesuai dengan model Gerakan Bujursangkar Bervariasi Seragam (Uniformly Varied Rectilinear Motion / MRUV).

Gambar 1. Melempar bola secara vertikal ke atas adalah contoh lemparan vertikal yang bagus. Sumber: Pexels.

Bidikan vertikal adalah gerakan yang dipelajari secara luas dalam kursus pengantar fisika, karena ini adalah contoh gerakan dalam satu dimensi, model yang sangat sederhana dan berguna.

Model ini tidak hanya dapat digunakan untuk mempelajari kinematika objek di bawah aksi gravitasi, tetapi juga, seperti yang akan kita lihat nanti, menggambarkan gerakan partikel di tengah medan listrik yang seragam.

Rumus dan persamaan

Hal pertama yang Anda perlukan adalah sistem koordinat untuk menandai asal dan menandainya dengan huruf, yang untuk gerakan vertikal adalah huruf "y".

Selanjutnya, arah positif + y dipilih, yang umumnya ke atas, dan arah –y biasanya dibawa ke bawah (lihat gambar 2). Semua ini kecuali pemecah masalah memutuskan sebaliknya, karena opsi lain adalah mengambil arah gerakan sebagai positif, apa pun itu.

Gambar 2. Konvensi tanda biasa dalam pemotretan vertikal. Sumber: F. Zapata.

Bagaimanapun, direkomendasikan bahwa titik awal bertepatan dengan titik peluncuran dan _atau , karena dengan cara ini persamaan disederhanakan, meskipun posisi yang diinginkan dapat diambil untuk mulai mempelajari gerakan.

Persamaan lemparan vertikal

Setelah sistem koordinat dan asal ditetapkan, kita pergi ke persamaan. Besaran yang menggambarkan gerakan tersebut adalah:

Kecepatan awal v _o

-Aceleration ke

-Kecepatan v

-Posisi awal x _o

-Posisi x

-Penempatan D x

-Waktu t

Semua kecuali waktu adalah vektor, tetapi karena ini adalah gerakan satu dimensi dengan arah tertentu, yang penting adalah menggunakan tanda + atau - untuk menunjukkan kemana arah pergerakan besarnya. Dalam kasus draf vertikal, gravitasi selalu turun dan, kecuali ditentukan lain, itu diberi tanda -.

Berikut adalah persamaan yang diadaptasi untuk draf vertikal, menggantikan “x” untuk “y” dan “a” untuk “g”. Selain itu, tanda (-) yang sesuai dengan gravitasi yang mengarah ke bawah akan dimasukkan sekaligus:

1) Posisi : y = y _o + v _o .t - ½ gt ²

2) Kecepatan : v = v _o - gt

3) Kecepatan sebagai fungsi perpindahan Δ y : v ² = v _o ² - 2.g. Δ dan

Contoh

Di bawah ini adalah contoh aplikasi untuk pemotretan vertikal. Dalam penyelesaiannya, hal-hal berikut harus diperhatikan:

- "g" memiliki nilai konstan yang rata-rata 9,8 m / s ² atau sekitar 10 m / s ² jika lebih disukai untuk memfasilitasi kalkulasi ketika tidak diperlukan terlalu banyak presisi.

-Jika v _o adalah 0, persamaan ini direduksi menjadi persamaan jatuh bebas.

-Jika peluncuran ke atas, objek harus memiliki kecepatan awal yang memungkinkannya untuk bergerak. Saat bergerak, benda mencapai ketinggian maksimum yang akan bergantung pada seberapa besar kecepatan awalnya. Tentu saja, semakin tinggi ketinggiannya, semakin banyak waktu yang dihabiskan ponsel di udara.

- Objek kembali ke titik awal dengan kecepatan yang sama dengan saat dilempar, tetapi kecepatannya diarahkan ke bawah.

-Untuk peluncuran vertikal ke bawah, semakin tinggi kecepatan awal, semakin cepat objek akan menyentuh tanah. Di sini jarak yang ditempuh diatur sesuai dengan ketinggian yang dipilih untuk peluncuran.

-Dalam bidikan vertikal ke atas, waktu yang dibutuhkan ponsel untuk mencapai ketinggian maksimum dihitung dengan membuat v = 0 pada persamaan 2) pada bagian sebelumnya. Ini adalah waktu maksimum t _max :

-Tinggi dan _{maksimum maksimum} dibersihkan dari persamaan 3) dari bagian sebelumnya dengan juga membuat v = 0:

Jika y _o = 0, berkurang menjadi:

Contoh yang berhasil 1

Sebuah bola dengan v _o = 14 m / s dilempar ke atas secara vertikal dari atas gedung setinggi 18 m. Bola dibiarkan terus melaju hingga ke trotoar. Menghitung:

a) Ketinggian maksimum yang dicapai oleh bola sehubungan dengan tanah.

b) Waktu di udara (waktu penerbangan).

Gambar 3. Sebuah bola dilempar secara vertikal ke atas dari atap bangunan. Sumber: F. Zapata.

Larutan

Gambar tersebut menunjukkan gerakan menaikkan dan menurunkan bola secara terpisah untuk kejelasan, tetapi keduanya terjadi di sepanjang garis yang sama. Posisi awal diambil pada y = 0, sehingga posisi akhirnya adalah y = - 18 m.

a) Ketinggian maksimum yang diukur dari atap bangunan adalah y _max = v _atau ² / 2g dan dari pernyataan tersebut dibaca bahwa kecepatan awal adalah +14 m / s, maka:

Mengganti:

Ini adalah persamaan derajat kedua yang mudah diselesaikan dengan bantuan kalkulator ilmiah atau menggunakan pemecah. Solusinya adalah: 3,82 dan -0,96. Solusi negatif dibuang karena, karena ini adalah waktu, ia tidak memiliki akal sehat.

Waktu terbang bola adalah 3,82 detik.

Contoh yang berhasil 2

Sebuah partikel bermuatan positif dengan q = +1.2 millicoulombs (mC) dan massa m = 2.3 x ^10-10 Kg diproyeksikan secara vertikal ke atas, dimulai dari posisi yang ditunjukkan pada gambar dan dengan kecepatan awal v _o = 30 km / s.

Di antara pelat bermuatan terdapat medan listrik E yang seragam, diarahkan secara vertikal ke bawah dan dengan magnitudo 780 N / C. Jika jarak antar pelat adalah 18 cm, apakah partikel akan bertabrakan dengan pelat atas? Abaikan tarikan gravitasi pada partikel, karena sangat ringan.

Gambar 4. Sebuah partikel bermuatan positif bergerak dengan cara yang mirip dengan bola yang dilempar ke atas secara vertikal, ketika dibenamkan dalam medan listrik pada gambar. Sumber: dimodifikasi oleh F. Zapata dari Wikimedia Commons.

Larutan

Dalam soal ini medan listrik E adalah yang menghasilkan gaya F dan percepatan yang diakibatkannya. Karena bermuatan positif, partikel selalu tertarik ke pelat bawah, namun bila diproyeksikan ke atas secara vertikal akan mencapai ketinggian maksimum dan kemudian kembali ke pelat bawah, seperti bola pada contoh sebelumnya.

Menurut definisi medan listrik:

Anda perlu menggunakan kesetaraan ini sebelum mengganti nilai:

Jadi percepatannya adalah:

Untuk tinggi maksimum, rumus dari bagian sebelumnya digunakan, tetapi alih-alih menggunakan "g", nilai percepatan ini digunakan:

dan _max = v _atau ² / 2a = (30.000 m / s) ² /2 x 4,07 x 10 ⁹ m / s ² = 0,11 m = 11 cm

Itu tidak bertabrakan dengan pelat atas, karena jaraknya 18 cm dari titik awal, dan partikelnya hanya mencapai 11 cm.

Referensi

1. Kirkpatrick, L. 2007. Fisika: Pandangan di Dunia. 6 ^ta Editing disingkat. Pembelajaran Cengage. 23 - 27.
2. Rex, A. 2011. Dasar-dasar Fisika. Pearson. 33 - 36
3. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14 ^th . Ed. Volume 1. 50 - 53.
4. Serway, R., Vulle, C. 2011. Dasar-dasar Fisika. 9 ^na Ed. Cengage Learning. 43 - 55.
5. Wilson, J. 2011. Fisika 10. Pendidikan Pearson. 133-149.