sebuah balok yg terkait dgn tali terangkat hingga 5 cm sesaat setelah sebuah peluru menembus dan bersarang di dalamnya.massa peluru dan balok berturut turut 5

Kelas: XI
Mata Pelajaran: Fisika 
Materi: Momentum
Kata Kunci: Kekalan Momentum, Energi Potensial

Jawaban pendek:

Sebuah balok yg terkait dengan tali terangkat hingga 5 cm sesaat setelah sebuah peluru menembus dan bersarang di dalamnya. Massa peluru dan balok berturut turut 5 gram dan 4,95 kg. Jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s², kecepatan peluru sebelum menembus balok sebesar 991 m/s

Jawaban panjang

Tahap I: Kekekalan Momentum

Pada soal ini penyelesaiannya adalah menggunakan kekekalan momentum. Total momentum peluru dan balok sebelum tumbukan dan sesudah tumbukan harus sama, atau:

p = p’

Sebelum tumbukan peluru dengan massa (m1) sebesar 5 gram (setara dengan 0,005 kg), dan bergerak dengan kecepatan (v1) tertentu. Sementara balok yang bermassa (m2) sebesar 4,95 kg tidak bergerak atau diam (v2 = 0).

Setelah tumbukan, peluru dan balok menyatu, sehingga keduanya bergerak dengan kecepatan yang sama (v1’ = v2’ = v). Karena, momentum besarnya adalah perkalian antara massa benda dengan kecepatannya, kondisi ini dapat kita tuliskan sebagai persamaan:

p = p’

m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’

Karena v2 = 0, v1’ = v2’ = v, maka:

m1v1 = (m1 + m2) v

Tahap II: Ketinggian dan Energi Potensial

Di soal ini kita tidak mengetahui kecepatan peluru dan balok, baik sebelum maupun setelah tumbukan. Namun kita mengetahui bahwa balok dan peluru yang bersarang di dalamnya akan terangkat sejauh 5 cm (setara dengan 0,05 m). Kenaikan benda maksimal ini adalah berupa perubahan energi kinetik benda yang bergerak menjadi energi potensial benda yang meningkat ketinggiannya.

Hubungan antara kecepatan (v) dengan ketinggian maksimal (h) serta percepatan gravitasi (g) ini dinyatakan dalam rumus:

v = √2gh 

Dari sini kita bisa mencari kecepatan balok dan peluru yang bersarang di dalamnya:

v = √2gh 

  = √(2 × 0,05  × 10)

  = 1 m/s

Tahap III: Kecepatan Sebelum Tumbukan

Setelah diketahui kecepatan setelah tumbukan kita bisa mencari kecepatan peluru sebelum tumbukan:

m1v1 = (m1 + m2) v

v1 = (m1 + m2) v / m1

    = (0,005 + 4,95) / (0,005)

    = 991 m/s