SOAL DAN PEMBAHASAN JENIS-JENIS TUMBUKAN

Posted by on 13 May 2015 - 12:14 PM

  1. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak lurus dengan kecepatan tetap 6 m/s. Benda tersebut menumbuk sebuah balok sehingga momentum benda tersebut menjadi 4 kali momentum awalnya dengan arah yang berlawanan. Pertambahan momentum balok adalah .... kg m/s.
    A. 100D. 160
    B. 120E. 240
    C. 140

    Pembahasan :
    Dik : m1 = 4 kg, v1 = 6 m/s, P1' = -4mv.

    Untuk mengerjakan soal mengenai tumbukan, kita dapat menggunakan hukum kekekalan momentum karena jumlah momentum sebelum dan sesudah tumbukan selalu sama. Berdasarkan hukum kekekalan momentum maka berlaku :
    ⇒ P1 + P2 = P1' + P2'
    ⇒ m1.v1 + P2 = -4mv + P2'
    ⇒ mv + P2 = -4mv + P2'
    ⇒ mv + 4mv = P2' − P2 
    ⇒ mv + 4mv = ΔP2
    ⇒ ΔP2 = 5mv
    ⇒ ΔP2 = 5 (4) (6)
    ⇒ ΔP2 = 120 kg m/s
    Jawaban : B

  2. Sebuah bandul bermassa 2 kg diikat dengan tali dan dilepas dari ketinggian 1 m seperti gambar di bawah ini.
    Jika bandul menumbuk peti liat bermassa 1 kg yang diletakkan di bagian terendah lintasannya dan terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali, maka ketinggian h' yang dapat dicapai keduanya adalah ....
    A. 0,44 mD. 0,71 m
    B. 0,52 mE. 0,84 m
    C. 0,63 m

    Pembahasan :
    Dik : mb = 2kg, mp = 1kg, h = 1 m.

    Ketika pertama dilepas, kecepatan bandul adalah nol. Namun kemudian semakin cepat karena pengaruh percepatan gravitasi. Kecepatan bandul sebelum menumbuk peti dapat dihitung dengan rumus berikut :
    ⇒ vb = √2gh
    ⇒ vb = √2(10)(1)
    ⇒ vb = 2√5 m/s

    Kecepatan setelah tumbukan :
    ⇒ vb' = √2gh'
    ⇒ vb' = √2(10)(h')
    ⇒ vb' = 2√5h' m/s

    Kedua benda bertumbukan tidak lenting sama sekali sehingga berlaku vb' = vp' = v'. Berdasarkan hukum kekalan momentum :
    ⇒ Pb + Pp = Pb' + Pp'
    ⇒ mb.vb + 0 = (mb + mp) v'
    ⇒ 2 (2√5) = (2 + 1) (2√5h')
    ⇒ 4√5 = 6√5h'
    Untuk memperoleh nilai h', maka persamaan dikuadratkan.
    ⇒ 80 = 180 h'
    ⇒ h' = 0,44 m.
    Jawaban : A

  3. Dua buah bola A dan B bermasa 2 kg mula-mula bergerak dengan arah yang sama dengan kecepatan masing-masing 4 m/s dan 1 m/s. Jika kedua bola bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan bola B setelah tumbukan adalah .....
    A. 1,0 m/sD. 2,5 m/s
    B. 1,5 m/sE. 3,5 m/s
    C. 2,0 m/s

    Pembahasan :
    Dik : mA = mB = 2 kg, vA = 4m/s, vB = 1 m/s.

    Pada tumbukan lenting tidak sempurna berlaku :
    1. Hukum kekekalan momentum
    2. Koefisien restitusi e = 0
    3. Kecepatan benda setelah tumbukan sama 

    Berdasarkan hukum kekekalan momentum :
    ⇒ PA + PB = PA' + PB'
    ⇒ mA.vA + mB.vB = (mA + mB) v'
    ⇒ 2(4) + 2(1) = (2 + 2) v'
    ⇒ 10 = 4v'
    ⇒ v' = 2,5 m/s
    Jadi v'B = 2,5 m/s
    Jawaban : D

  4. Balok bermassa 2 kg mula-mula diam di atas lantai kasar dengan koefisien gesekan 0,3. Balok tersebut kemudian ditumbuk oleh beton bermassa 6 kg yang bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Jika tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna, maka jarak yang ditempuh oleh balok tersebut setelah tumbukan adalah .....
    A. 4 mD. 8 m
    B. 5 mE. 10 m
    C. 6 m

    Pembahasan :
    Dik : vb = 0, mb = 2 kg, μ = 0,3; m = 6 kg, v = 4 m/s.

    Jika dua buah benda bertumbukan lenting sempurna maka berlaku :
    1. Hukum kekekalan momentum
    2. Hukum kekekalan energi kinetik
    3. Koefisien restitusi e = 1

    Berdasarkan hukum kekekalan momentum :
    ⇒ Pb + P = Pb' + P'
    ⇒ mb.vb + m.v = mb.vb' + m.v'
    ⇒ 0 + m.v = mb.vb' + m.v'
    ⇒ 6(4) = 2vb' + 6v'
    ⇒ 2vb' + 6v'= 24
    ⇒ vb' + 3v'= 12 ....... (1)

    Berdasarkan koefisien restitusi :
    ⇒ e = -(v' − vb')
    v − vb
    ⇒ 1 = -(v' − vb')
    4 − 0
    ⇒ 4 = -v' + vb'
    ⇒ v' = vb' − 4 ....... (2)

    Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1) :
    ⇒  vb' + 3v'= 12
    ⇒ vb' + 3(vb' − 4) = 12
    ⇒ vb' + 3vb' − 12 =12
    ⇒ 4vb' = 24
    ⇒ vb' = 6 m/s

    Selanjutnya, berdasarkan konsep usaha :
    ⇒ W = Δ Ek
    ⇒ Fgesek.s = Ek' − Eko
    ⇒ N.μ.s = ½ mb.vb'2 − 0
    ⇒ 2(10)(0,3).s = ½ (2)(6)2 
    ⇒ 6s = 36
    ⇒ s = 6 m
    Jawaban : C

  5. Dua benda A dan B masing-masing 4 kg dan 2 kg bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 2 m/s dan 8 m/s. Kedua benda bertumbukan dan saling menempel. Kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah .....
    A. 1,24 m/sD. 4,20 m/s
    B. 1,33 m/sE. 4,46 m/s
    C. 3,45 m/s

    Pembahasan :
    Dik : mA = 4 kg, mB = 2 kg, vA = 2 m/s, vB = -8 m/s.

    Berdasarkan hukum kekekalan momentum :
    ⇒ PA + PB = PA' + PB'
    ⇒ mA.vA + mB.vB = (mA + mB) v'
    ⇒ 4(2) + 2(-8) = (4 + 2) v'
    ⇒ 8 − 16 = 6v'
    ⇒ -8 = 6v'
    ⇒ v' = -1,33 m/s
    Tanda negatif menunjukkan bahwa kedua benda bergerak searah benda B.
    Jawaban : B



Seluruh konten yang diterbitkan di edutafsi.com disusun oleh edutafsi dan dilindungi undang-undang hak cipta. Dilarang menerbitkan ulang konten dalam bentuk apapun dan dengan cara apapun.


Advertisements

0 comments :

Post a Comment