Contoh Soal Tumbukan Tidak Elastis
Contoh Soal Tumbukan Tidak Elastis - Anda sudah mempelajari bahwa selama tumbukan elastis, momentum dan energi kinetik keduanya kekal. Disisi lain, pada tumbukan tidak elastis, mayoritas hanya momentum yang kekal, sedangkan energi kinetik sistem selalu berubah setelah terjadinya tumbukan.
Bagaimanapun, kita seharusnya tidak mengasosiasikan perubahan ini (biasanya hilang) dengan keseluruhan energi pada sistem; total energi pada sistem berdasar analisa adalah kekal, dan akan selalu kekal..
Kekekalan momentum menyatakan bahwa;
Persamaan. 1
Kekealan energi kinetik (pada tumbukan elastis) berarti bahwa
Persamaan 2
Namun untuk tumbukan tidak elastis
Satu contoh tumbukan tidak elastis
Suatu mobil dengan massa m1 = 1000 kg, melaju di jalan, sementara pada saat yang sama sebuah truk kecil dengan massa m2 = 3000 kg melaju dengan arah berlawanan, seperti yang terlihat pada gambar dibawah. Keduanya bergerak dengan kecepatan yang sama 20 m/detik.
Mobil dan truk bertumbukan dan mereka saling menempel.
Pertanyaanya adalah berapa hasil kecepatan mobil dan truk setelah terjadinya tumbukan?
. Pertama kita perlu menghitung nilai momentum masing-masing untuk kedua objek tersebut sebelum terjadinya tumbukan dengan menggunakan persamaan1.
P1 = m1 • v1 = 1000Kg • 20m/detik = 20,000 Kg•m/detik
P2 = m2 • v2 = 3000Kg • (-20) m/detik = -60,000 Kg•m/detik
Karena itu, momentum awal dari sistem ini adalah
ΔPinitial = 20,000 Kg•m/detik + (-60,000) Kg•m/detik = -40,000 Kg•m/detik
Momentum setelah terjadinya tumbukan akan menjadi :
Ptotal' = (m1 + m2)• v1’= 4000Kg • vtotal' Kg•m/sec
Perlu diingat bahwa bila 2 kendaraan saling menempel satu sama lain, mereka akan berbagi kecepatan yang sama. Juga kedua kendaraan akan bergerak ke arah kendaraan yang memiliki momentum awal lebih besar
Karena itu dengan menerapkan teori perlindungan momentum :
ΔPawal = ΔPsetelah ->
-40,000 Kg•m/detik = 4000Kg • vtotal' Kg•m/detik ->
vtotal' = -10 m/detik
Hasil ini membuktikan bahwa kedua kendaraan akan memiliki suatu kecepatan yang berlawanan arah dengan arah gerak awal mobil, yang didefinisikan sebagai positif.
Sekarang mari kita buktikan bahwa tumbukan ini adalah tidak elastis. Perlu diingat bahwa definisi tidak elastis adalah tumbukan dimana energi kinetik tidak kekal. Energi kinetik awal dalam sistem kita adalah
KEawal = ½ m1 v12 + ½ m2 v22 = 1/2 1000 x 202 + 1/2 3000 x (-20)2 ->
KEawal = 200,000 J+ 600,000 J = 800,000 J
KEakhir = ½ (m1 + m2)(vtotal’)2 = 1/2 (1000 + 3000) x (-10)2 = 200,000 J
Sebagaimana yang terlihat, energi kinetik tidak kekal. Bahkan, berkurangnya energi kinetik setelah terjadinya tumbukan dalam sistem kita adalah empat kali lipat. Tetapi kemanakah perginya sisa energi (600,000 J hilang!)? Jawabannya adalah energi telah berubah ke bentuk lain seperti menjadi energi suara energi, energi panas, energi potensial dan the kerusakan kendaraan.
Ada banyak contoh yang mendemonstrasikan tumbukan tidak elastis. Misalnya, sebuah palu yang menghantam paku di tembok. Energi kinetik awal merupakan energi yang terdapat pada palu, sementara energi kinetik akhir terdapat pada palu dan paku (keduanya bergerak dengan kecepatan yang sama)
Contoh yang lain adalah tumbukan dari dua massa, yang salah satunya memiliki pegas yang terekat padanya. Pada bahasan yang lebih jauh, energi kinetik akan hilang dan berubah bentuk menjadi energi elastis.(yaitu energi yang akan merusak panjang pegas).
S1
Kalimat berikut manakah yang tidak benar?
S2
Kalimat berikut manakah yang TIDAK mewakili contoh tumbukan tidak elastis?
S3
Suatu objek dengan massa m1 bergerak pada sebuah jalur dengan v1, sementara pada saat yang sama objek lain dengan massa
m2 bergerak berlawanan arah dengan v2 sebagaimana yang terlihat pada gambar. Setelah terjadi tumbukan, kedua objek menjadi satu dan bergerak dengan kecepatan umum v. Kalimat berikut manakah yang tidak benar?
S4
Suatu objek dengan massa m1 = 1 kg melaju pada suatu jalur dengan v1= 10m/detik, sementara pada saat yang sama objek yang lain dengan massa mass m2 = 0.5 kg melaju dengan arah yang sama dengan kecepatan v2 = 2 m/detik seperti yang terlihat pada gambar. Setelah terjadinya tumbukan, kedua objek bergabung menjadi satu dan bergerak dengan kecepatan sama v. Berapakah besar nilai dari kecepatan?
S5
Suatu objek dengan massa m1 = 5 kg melaju pada suatu jalur dengan v1= 4 m/detik, sementara pada saat yang sama objek lain dengan massa m2 melaju pada arah yang sama dengan v2 = 2 m/detik. Setelah terjadi tumbukan, kecepatan kedua objek menjadi v1' = 3 m/detik and v2' = 4 m/detik.
Berapakah besar nilai massa m2?
S6
Suatu objek dengan massa m1 = 5 kg melaju pada sebuah jalur dengan kecepatan v1= 4 m/detik, sementara pada saat yang bersamaan objek lain dengan massa sebesar m2 = 3 kg melaju dengan arah yang sama dengan kecepatan v2 = 2 m/detik. Bila kecepatan kedua objek setelah terjadinya tumbukan tidak elastis menjadd v1' = 2 m/detik dan v2' = 4 m/detik, maka berapakah besar energi yang hilang ?
S7
Sebuah peluru dengan massa sebesar m1 = 0.05 kg melesat dengan kecepatan v1= 400 m/detik dan menembus objek dengan massa m2 = 3 kg yang tidak bergerak. Setelah terjadinya benturan, kedua objek bergerak bersama-sama dengan kecepatan resultan "V" dan nilai energi yang hilang adalah sebesar 340 J.
Hitunglah hasil kombinasi kecepatan resultan objek dan peluru.
S8
Dalam definisi Tumbukan Tidak Elastis, hasil energi kinetik akan berbeda sesudah terjadinya tumbukan kebanyakan energi berkurang.
Kalimat berikut manakah yang BUKAN merupakan salah satu bentuk energi yang tidak termasuk dalam sistem kita, setelah terjadinya tumbukan?
S9
Bayangkan sebuah peluru dengan massa sebesar m2 = 0.01 kg yang ditembakkan dari sebuah pistol dengan berat m1 = 4 kg. Kecepatan peluru setelah ditembakkan adalah 600 m/detik. Bila pistol bebas untuk bergerak, maka akan menjadi berapakah kecepatan pistol?
S10
Bayangkan 2 bola yang salah satunya mempunyai massa m1 yang bergerak dengan kecepatan v1 dan bola dua dengan massa m2 yang tidak bergerak.
. Anggap bahwa massa-massa ini saling bertumbukan secara tidak elastis dan kemudian mereka bergulir bersama dengan kecepatan v setelah benturan,
Pada kasus berikut manakah kecepatan akhir dari gabungan kedua bola dengan massa m1 and m2 akan menjadi kecepatan paling besar?