Pembahasan Soal Tumbukan Dan Hukum Kekekalan Momentum Untuk Satu Dimensi - Soal-soal tentang tumbukan (collision) dan hukum kekekalan momentum untuk tingkat sekolah menengah umumnya disajikan untuk satu dimensi. Perhitungan tumbukan dilakukan dalam satu arah saja, sumbu x saja, sumbu y saja atau sumbu Z saja.
Dalam pengembangannya soal dapat disajikan untuk dua dimensi sekaligus, sehingga perhitungan akan melibatkan dua arah sekaligus, misalnya sumbu x dan sumbu y, atau sumbu x dan sumbu Z misalnya.
Contoh berikut menyajikan soal hukum kekekalan momentum yang diselesaikan dengan model satu dimensi.
Soal No. 1
Seorang anak yang bermassa 45 kg menaiki papan seluncur yang bermassa 5 kg. Papan seluncur bergerak dengan kecepatan 3 m/s ke arah timur. Tentukan kecepatan papan seluncur itu apabila:
a) anak melompat ke arah barat dengan kecepatan 1 m/s.
b) anak melompat ke arah timur dengan kecepatan 2 m/s
c) anak melompat ke arah utara dengan kecepatan 1 m/s
Seorang anak yang bermassa 45 kg menaiki papan seluncur yang bermassa 5 kg. Papan seluncur bergerak dengan kecepatan 3 m/s ke arah timur. Tentukan kecepatan papan seluncur itu apabila:
a) anak melompat ke arah barat dengan kecepatan 1 m/s.
b) anak melompat ke arah timur dengan kecepatan 2 m/s
c) anak melompat ke arah utara dengan kecepatan 1 m/s
Pembahasan
Kecepatan anak sebelum melompat, sama dengan kecepatan papan seluncur. sehingga dapat diambil data soal di atas:
Massa anak ma = 45 kg
Massa papan mp = 5 kg
Kecepatan anak sebelum melompat va = 3 m/s
Kecepatan papan sebelum anak melompat va = 3 m/s
Arah timur-barat dijadikan sumbu x, dan arah utara-selatan dijadikan sumbu y.
Kecepatan anak sebelum melompat, sama dengan kecepatan papan seluncur. sehingga dapat diambil data soal di atas:
Massa anak ma = 45 kg
Massa papan mp = 5 kg
Kecepatan anak sebelum melompat va = 3 m/s
Kecepatan papan sebelum anak melompat va = 3 m/s
Arah timur-barat dijadikan sumbu x, dan arah utara-selatan dijadikan sumbu y.
a) anak melompat ke arah barat dengan kecepatan 1 m/s
va = 3 m/s (+ ke timur)
v'a = - 1 m/s (- ke barat)
va = 3 m/s (+ ke timur)
v'a = - 1 m/s (- ke barat)
Dari hukum kekekalan momentum:
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(-1) + 5v'p
150 + 45 = 5v'p
5v'p = 195
v'p = 39 m/s
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(-1) + 5v'p
150 + 45 = 5v'p
5v'p = 195
v'p = 39 m/s
b) anak melompat ke arah timur dengan kecepatan 2 m/s
va = 3 m/s (+ ke timur)
v'a = 2 m/s (+ ke timur)
va = 3 m/s (+ ke timur)
v'a = 2 m/s (+ ke timur)
Dari hukum kekekalan momentum:
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(2) + 5v'p
150 = 90 + 5v'p
60 = 5v'p
v'p = 12 m/s
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(2) + 5v'p
150 = 90 + 5v'p
60 = 5v'p
v'p = 12 m/s
c) anak melompat ke arah utara dengan kecepatan 1 m/s
Dengan model satu dimensi pada sumbu x saja (timur-barat), maka ketika anak melompat kearah utara (sumbu y) 1 m/s, komponen kecepatan dalam arah gerak papan seluncur (timur barat) adalah 0 m/s atau.
va = 3 m/s
v'a = 0 m/s
Dengan model satu dimensi pada sumbu x saja (timur-barat), maka ketika anak melompat kearah utara (sumbu y) 1 m/s, komponen kecepatan dalam arah gerak papan seluncur (timur barat) adalah 0 m/s atau.
va = 3 m/s
v'a = 0 m/s
Dari hukum kekekalan momentum:
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(0) + 5v'p
150 = 5v'p
v'p = 30 m/s
ma va + mpvp = ma v'a + mpv'p
45(3) + 5(3) = 45(0) + 5v'p
150 = 5v'p
v'p = 30 m/s
Berikutnya diberikan contoh tentang tumbukan atau penggunaan hukum kekekalan momentum dalam dua dimensi.
Soal No. 2
Pada sebuah perempatan jalan, sebuah truk yang bermassa 7500 kg bergerak ke arah timur dengan kecepatan 32 m/s bertabrakan dengan truk lain yang bermassa 7500 kg yang sedang bergerak ke arah utara dengan kecepatan 24 m/s. Setelah tabrakan kedua truk menyatu dan bergerak bersama dengan kecepatan v'.
Tentukan:
a) Kecepatan kedua truk sesaat setelah bertabrakan.
b) Arah gerak kedua truk.
Pada sebuah perempatan jalan, sebuah truk yang bermassa 7500 kg bergerak ke arah timur dengan kecepatan 32 m/s bertabrakan dengan truk lain yang bermassa 7500 kg yang sedang bergerak ke arah utara dengan kecepatan 24 m/s. Setelah tabrakan kedua truk menyatu dan bergerak bersama dengan kecepatan v'.
Tentukan:
a) Kecepatan kedua truk sesaat setelah bertabrakan.
b) Arah gerak kedua truk.
Semoga dengan postingan diatas yang berjudul Pembahasan Soal Tumbukan Dan Hukum Kekekalan Momentum Untuk Satu Dimensi dapat bermanfaat untuk sobatku semuanya, dan jangan lupa share buat temannya yang membutuhkan pembahasan soal ini ya, cobalah share di facebook ataupun media social lainnya. Sumber : http://fisikastudycenter.com/
Pembahasan Soal Tumbukan Dan Hukum Kekekalan Momentum Untuk Satu Dimensi
4/
5
Oleh
agus prasetyo
