Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal tumbukan dalam Fisika Dasar 1 mengenai momentum linear. Sebuah bola bermassa 0,5 kg digantung dengan tali yang kemudian menumbuk balok besar yang diam di atas lantai licin. Dengan panjang tali 0,7 m dan tumbukan bersifat elastik, kita diminta mencari kecepatan bola dan balok setelah tumbukan. Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum, kita dapat menyelesaikan persamaan kuadrat untuk mencari kecepatan akhir keduanya. Perhitungan melibatkan substitusi dan pemahaman terhadap gerak sebelum dan setelah tumbukan.

Baik, mari kita lihat salah satu contoh soal kalau kita berbicara soal tembukan.

Di sini kita lihat ada sebuah bola bermasa M kecil, 0,5 kg, digantungkan dengan panjang tali yang mencapai titik.

Jadi talinya itu menembus ya, jadi kita ikat menembus ke titik pusat masanya di sini, di tengah.

Lalu dia dilepas dari ketinggian, istilahnya ketika dalam keadaan dia tidak lurus di sana.

Artinya dia dilepas dari ketinggian sepanjang talinya, atau L.

Setelah dilepas, kemudian di ujung perjalanan dia ketika mendekati tanah,

ada balok dengan masa M besar, 0,5 kg, berdiam di atas lantai yang licin.

Artinya kalau dia mengalami gaya atau mengalami tembukan, dia akan bisa bergerak dengan luasa tanpa ada yang bergerak.

Jika panjang talinya itu 0,7 cm, dan tembukannya bersifat elastik,

kita diminta untuk mencari kelajuan bola dan kelajuan balok setelah tembukan.

Intinya yang perlu kita identifikasi adalah di mana tembukannya, atau kapan tembukannya terjadi.

Tembukan terjadi ketika bola mencapai titik bawah ketika dia dilepas dari sana.

Artinya sebelum tembukan, bola memiliki kecepatan.

Jadi kalau kita list sebelum tembukan, Vm besar itu sama dengan 0 karena balok dalam keadaan diam.

Vm kecil itu punya kecepatan yang kita bisa tinjau ketika tidak ada gaya eksternal yang bekerja.

Karena tidak ada gaya eksternal, maka perubahan energi mekanik dari bola akan sama dengan 0.

Perubahan energi mekanik dari bola sebelum tembukan akan sama dengan 0.

Artinya energi kinetik akhir dari bola dikurangi dengan energi kinetik awal dari bola kecil

ditambah dengan energi potensial akhir bola dikurangi dengan energi potensial awal bola itu harusnya sama dengan 0.

Kita bisa lihat jika kita ambil acuan bola di bawah itu adalah acuan untuk potensial 0,

maka EP bola di atasnya akan sama dengan 0.

Dan jika kita interpretasikan bahwa bola itu dilepas bukan dilempar ke bawah,

maka kecepatan awal dari bola sebelum dilepas adalah 0 juga.

Sehingga yang tersisa hanya energi kinetik akhir bola atau setengah kali masa bola

dikalikan kecepatan bola sebelum tembukan,

masa bola dikali ketinggian dilepasnya adalah L sama dengan 0.

Sehingga kita bisa dapatkan masa bola bisa kita coret,

kita bisa dapatkan Vm bola akan sama dengan akar 2 kali G kali L.

Dengan yang ada kita akan punya G nya itu 10, L nya itu 0,7.

Jadi 10 dikali 0,7, 7 dikali 2 adalah 14.

Jadi kita punya akar 14 meter per second.

Nah, setelah tembukan kita perlu hitung dengan menggunakan hungkelan momentum yang ada.

Karena di sini tembukannya elastik, maka kita bisa menyusun dua persamaan,

dimana persamaan momentum sebelumnya itu hanya ada bola saja,

dikalikan dengan kecepatan bola karena Vm nya sama dengan 0.

Akhirnya masa bola, Vm bola aksen ditambah dengan masa balok kali Vm aksen.

Lalu persamaan yang kedua dari energi kinetiknya.

Itu ada Eka sebelum, sama dengan Eka setelah.

Sama halnya dengan momentum karena balok itu dalam keadaan diam,

maka yang ada itu hanya kecepatan bola saja sebelum menumbuk,

ditambah dengan kecepatan bola setelah menumbuk,

menumbuk kuadrat setengah dengan M kali Vm aksen kuadrat.

Di sini kita bisa dapatkan Vm kecil kita adalah akar 14.

Artinya kalau kita coba hitung ke bawah sini,

kita tuliskan lagi persamaannya kita substitusi angkanya saja.

Atau yang kita perlukan adalah di sini yang kita tidak tahu adalah Vm,

yang kita tidak tahu adalah Vm aksen dan Vm besar aksen.

Kita punya dua persamaan sebenarnya kita bisa,

kita eliminasi kecepatan balok setelah tumbukan,

Kita substitusi satu ini ke persamaan dua.

jadi Anda bisa mencari Vm itu dengan jalur mana saja sebenarnya.

kita bisa dapatkan setengahnya bisa kita coret dulu ya,

yang kita substitusi adalah Vm besar aksen.

kali Vm kuadrat ditambah Vm aksen kuadrat,

Jadi kita punya M kuadrat dibagi M besar.

plus di sini kita punya 2 M kuadrat per M.

Lalu kita juga bisa menggabungkan M ini dengan yang ini.