Peluru dengan massa 50 gram ditembakkan ke arah balok yang memiliki massa 0,95 kg dan terletak pada bidang datar yang licin dihubungkan dngan pegas, sehingga menyebabkan pegas menjadi tertekan 20 cm. perhitungan menunjukkan bahwa gaya sebesar 1 N menyebabkan pegas tertekan 1 cm. tentukan besar kecepatan mula-mula peluru?,, (plus cara ya kawan),

Jawaban:

Peluru dengan massa 50 gram ditembakkan ke arah balok yang
memiliki massa 0,95 kg dan terletak pada bidang datar yang licin dihubungkan dengan
pegas, sehingga menyebabkan pegas menjadi tertekan 20 cm.

Perhitungan menunjukkan bahwa gaya sebesar 1 N menyebabkan
pegas tertekan 1 cm.

Maka besar kecepatan mula-mula peluru adalah 40 m/s.

Pembahasan:

Tahap I: Energi Potensial Pegas

Saat pegas tertekan oleh balok yang tertembak peluru, pegas
tersebut memiliki energi potensia. Besar energi potensial ini adalah:

Ep = ½ k. x²

Dimana:

Ep = Energi potensial pegas (dalam Joule)

k = konstanta pegas

x = pemampatan pegas

Dalam soal diketahui:

k = 1 N/cm = 100 Newton/m

x = 20 cm = 0,2 m

Sehingga:

Ep = ½ k x²

     = ½ (100)(0,2)²

     = 2 Joule

Tahap II: Energi kinetik peluru dan kecepatan peluru
setelah tumbukan

Berdasarkan hukum kekekalan energi, energi potensial pegas
harus sama dengan energi kinetik peluru dan balok yang menyebabkan pemampatan
pegas. Besar energi kinetik ini adalah:

Ek = ½ (m₁ + m₂). v²

Dimana:

Ek = energi kinetik

m₁ dan m₂ = massa peluru dan balok

v = kecepatan peluru dan balok

Dalam soal diketahui bahwa:

Ek = Ep = 2 Joule

m₁ = 50 gram = 0,05 kg

m₂ = 0,95 kg

Sehingga:

Ek = ½ (m₁ + m₂). v²

2 = ½ (0,05 + 0,95)v²

v² = 4

v = 2 m/s 

Tahap III: Momentum Peluru dan balok

Total momentum kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan
harus sama. Misal peluru adalah benda 1 dan balok adalah benda 2, maka:

p₁ + p₂ = p₁’ + p₂’

Pada soal ini tumbukan terjadi dan mengakibatkan balok yang
sebelumnya diam (kecepatann dan momentum balok nol), menjadi bergerak bersama
peluru dengan kecepatan v.

Sehingga berlaku persamaan:

m₁v₁ = (m₁ + m₂)v

Diketahui dalam soal:

m₁ = 50 gram = 0,05 kg

m₂ = 0,95 kg

v = 2 m/s

Ditanya: v₁

Sehingga, kecepatan peluru sebelum tumbukan adalah:

m₁v₁ = (m₁ + m₂)v

(0,05)v₁ = (0,05 + 0,95)(2)

v₁ = 2 / 0,05

     = 40 m/s

Jadi dapat disimpulkan bahwa sebelum peluru menembus balok, peluru
melaju dengan kecepatan 40 m/s.

Kelas: XI

Mata Pelajaran: Fisika  

Materi: Tumbukan

Kata Kunci: Momentum Setelah Tumbukan