Beranda > Edukasi

tes 2

Gerak parabola (proyektil) merupakan salah satu materi esensial dalam pembelajaran Fisika yang sering kali terasa abstrak bagi siswa jika hanya diajarkan di atas kertas. Untuk menjembatani teori dan dunia nyata, kita dapat menerapkan pendekatan Project-Based Learning (PjBL) dengan merancang pelontar proyektil otomatis berbasis mikrokontroler.

Pada artikel kali ini, kita akan membedah secara singkat teori matematis di balik gerak parabola, lalu menerjemahkannya ke dalam logika pemrograman Arduino untuk memprediksi titik jatuh benda.

1. Landasan Teoritis: Mengurai Vektor Kecepatan

Sebuah benda yang ditembakkan dengan kecepatan awal $$v_0$$ pada sudut elevasi $$\theta$$ akan mengalami perpaduan dua gerak: Gerak Lurus Beraturan (GLB) pada sumbu horizontal dan Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) pada sumbu vertikal akibat gravitasi $$g$$.

Komponen kecepatan awal dapat diuraikan menjadi:

  • Kecepatan awal sumbu horizontal: $$v_{0x} = v_0 \cos(\theta)$$
  • Kecepatan awal sumbu vertikal: $$v_{0y} = v_0 \sin(\theta)$$

Salah satu parameter paling penting dalam mendesain pelontar adalah menghitung jarak jangkauan terjauh (titik jatuh proyektil) pada lintasan datar. Persamaan yang digunakan adalah:

$$X_{max} = \frac{v_0^2 \sin(2\theta)}{g}$$

Persamaan di atas menunjukkan bahwa jarak tembak maksimal sangat bergantung pada sudut elevasi pelontar. Secara teoritis, jarak terjauh akan dicapai ketika sudut tembak berada tepat pada $$45^\circ$$.

2. Simulasi Perhitungan Menggunakan Arduino

Mari kita terapkan rumus di atas ke dalam perangkat keras. Bayangkan kita memiliki pelontar mekanik yang sudut elevasinya diatur oleh motor servo, dan nilai sudutnya dibaca dari sebuah potensiometer. Arduino akan bertugas membaca sudut tersebut dan memprediksi seberapa jauh proyektil akan mendarat diukur dari titik nol.

Berikut adalah skrip dasar Arduino untuk menghitung jangkauan $$X_{max}$$ secara real-time:


#include <Servo.h>
#include <math.h>

Servo servoPelontar;

// Deklarasi Variabel Fisika
const float v0 = 15.0;      // Kecepatan awal pelontar dalam m/s (asumsi konstan)
const float g = 9.81;       // Percepatan gravitasi bumi dalam m/s^2
int pinPotensio = A0;       // Pin untuk membaca sudut dari potensiometer
int sudutDerajat = 0;
float sudutRadian = 0.0;
float jarakMaksimal = 0.0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  servoPelontar.attach(9);  // Menghubungkan servo ke pin digital 9
  
  Serial.println("==================================");
  Serial.println("Sistem Prediksi Trajektori Aktif");
  Serial.println("==================================");
}

void loop() {
  // 1. Membaca nilai dari potensiometer (0-1023) 
  // lalu dipetakan ke sudut servo (0-90 derajat)
  int nilaiSensor = analogRead(pinPotensio);
  sudutDerajat = map(nilaiSensor, 0, 1023, 0, 90);
  
  // Menggerakkan servo ke sudut elevasi yang ditentukan
  servoPelontar.write(sudutDerajat);
  
  // 2. Konversi sudut dari Derajat ke Radian (wajib untuk fungsi trigonometri di C++)
  sudutRadian = sudutDerajat * (PI / 180.0);
  
  // 3. Menghitung Jarak Terjauh (X_max) menggunakan persamaan fisika
  // Rumus: X = (v0^2 * sin(2*theta)) / g
  jarakMaksimal = (pow(v0, 2) * sin(2 * sudutRadian)) / g;
  
  // 4. Menampilkan hasil ke Serial Monitor
  Serial.print("Sudut Elevasi: ");
  Serial.print(sudutDerajat);
  Serial.print(" derajat | Estimasi Titik Jatuh: ");
  Serial.print(jarakMaksimal);
  Serial.println(" meter");
  
  delay(1000); // Jeda 1 detik agar pembacaan stabil
}

Pada blok kode di atas, fungsi sin() dalam bahasa C++ membutuhkan argumen dalam bentuk radian, sehingga kita harus melakukan konversi dari derajat ke radian terlebih dahulu. Hal ini sering menjadi poin kritis yang bisa Anda diskusikan bersama siswa di laboratorium.

3. Unduhan Modul dan Rubrik Evaluasi PjBL

Untuk mendukung pelaksanaan proyek ini di kelas, silakan unduh Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) beserta instrumen evaluasinya melalui tabel direktori di bawah ini:

Nama Dokumen Format Aksi
LKPD: Pelontar Proyektil Arduino PDF Unduh
Rubrik Penilaian Proyek & Laporan Docx Unduh

Dengan mengintegrasikan sains murni dan Internet of Things (IoT), peserta didik diharapkan tidak hanya sekadar menghafal rumus, melainkan memahami bagaimana matematika menggerakkan teknologi di dunia nyata.