CONTOH SOAL MENENTUKAN ENERGI KINETIK SETELAH TUMBUKAN

– Energi Kinetik Tumbukan. Pembahasan pola soal pilihan berganda bidang studi fisika wacana energi kinetik tumbukan. Contoh soal ini merupakan model soal yang cukup sering dalam topik tumbukan yaitu menentukan energi kinetik benda setelah kedua benda saling bertumbukan. Untuk menyelesaikan soal menyerupai ini, murid harus memahami kekerabatan antara kecepatan dan energi kinetik serta bisa mengidentifikasi jenis dan ciri-ciri tumbukan yang terjadi.

Contoh : Energi Kinetik Setelah Tumbukan
Dua buah benda bermassa 4 kg dan 6 kg saling bertumbukan tidak lenting sempurna. Jika kecepatan kedua benda sebelum tumbukan masing-masing 11 m/s dan 4 m/s dalam arah yang berlawanan, maka energi kinetik yang dimiliki benda bermassa 4 kg setelah tumbukan ialah …..
A. 8 Joule
B. 10 Joule
C. 12 Joule
D. 14 Joule
E. 16 Joule

Pembahasan :
Dik : m1 = 4 kg, m2 = 6 kg, v1 = 11 m/s, v2 = -4 m/s.

Pada soal sudah terperinci disebutkan bahwa kedua benda bertumbukan tidak lenting tepat atau tidak lenting sama sekali. Untuk itu kita perlu mengingat kembali ciri khas dari tumbukan tak lenting sama sekali. Berikut beberapa ciri tumbukan tak lenting tepat :
1). Setelah tumbukan kedua benda menyatu
2). Kecepatan benda setelah tumbukan sama
3). Berlaku hukum kekekalan momentum
4). Sebagian energi hilang sehingga tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik
5). Koefisien restitusi e = 0.

Karena pada tumbukan lenting tak tepat sebagian energi hilang, maka kita tidak dapat menggunakan hukum kekekalan energi kinetik untuk menentukan energi kinetik benda setelah tumbukan. Tapi kita dapat menggunakan hukuk kekekalan momentum untuk menentukan kecepatan setelah tumbukan dan kemudian menentukan energi kinetiknya.

Untuk mengingatkan kembali, energi kinetik ialah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak atau memiliki kecepatan. Energi kinetik berbanding lurus dengan hasil kali setengah massa dan kuadrat kecepatan benda, atau secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Baca Juga:  KUMPULAN SOAL DAN PEMBAHASAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR
Ek = ½ m.v2

Ek ialah energi kinetik benda, m massa benda, dan v kecepatan benda. Perlu diperhatikan bahwa energi kinetik yang ditanya ialah energi kinetik setelah tumbukan, jadi kecepatan yang digunakan ialah kecepatan benda setelah tumbukan, bukan kecepatan awalnya.

Berdasarkan hukum kekekalan momentum :
⇒ m1.v1 + m2.(v2) = (mm + mb) v’

Dalam perhitungan menyerupai ini biasanya digunakan akad tanda untuk kecepatan benda. Jika salah satu arah gerak kita tandai sebagai kecepatan positif, maka gerak benda yang berlawanan dengan benda tersebut diberi tanda negatif.

Pada perhitungan ini, kecepatan benda pertama ditetapkan sebagai nyata sehingga kecepatan benda kedua diberi tanda negatif alasannya ialah berlawanan arah dengan arah gerak benda pertama.

Dengan demikian diperoleh perhitungan :
⇒ 4(11) + 6(-4) = (4 + 6) v’
⇒ 20 = 10 v’
⇒ v’ = 2 m/s.

Ingat bahwa pada tumbukan tak lenting sama sekali, kecepatan kedua benda setelah tumbukan ialah sama besar, yaitu sebesar v’ atau 2 m/s. Dengan demikian, kecepatan benda bermassa 4 kg setelah tumbukan ialah 2 m/s.

Energi kinetik benda bermasa 4 kg setelah tumbukan :
⇒ Ek = ½ m1.v’2
⇒ Ek = ½ (4)(2)2
⇒ Ek = 8 Joule.

Jadi, energi kinetik benda bermassa 4 kg setelah tumbukan tersebut ialah 8 Joule. Jika pada soal ditanya energi kinetik benda bermassa 6 kg setelah tumbukan, maka caranya sama tinggal mengganti massa bendanya menjadi 6 kg.

Jawaban : A