Bola bermassa 0,25 kg dengan kecepatan awal 4 m/s menumbuk lantai dan membentuk sudut θ terhadap bidang datar lantai (θ = 37°). Bola kemudian terpantul dengan sudut serta kecepatan yang sama. Jika bola mengalami kontak dengan lantai selama 1 milidetik, berapa besar gaya yang diberikan tembok serta arahnya?

<p>Jawaban yang benar adalah 1.200 N ke arah atas.</p><p>&nbsp;</p><p>Diketahui:</p><p>m = 0,25 kg</p><p>v = 4 m/s ke bawah</p><p>θ = 37°</p><p>Δt = 1 milidetik = 10^-3 detik</p><p>v' = -4 m/s ke atas</p><p>&nbsp;</p><p>Ditanya:</p><p>Besar F dan arahnya = ...?</p><p>&nbsp;</p><p>Jawab:</p><p>Konsep yang kita gunakan adalah hubungan antara impuls dan perubahan momentum benda. Adapun relasi keduanya memenuhi hubungan berikut:</p><p>I = Δp</p><p>F x Δt = m x (v2 - v1),</p><p>&nbsp;</p><p>dengan:</p><p>F = gaya kontak (N)</p><p>Δt = waktu kontak (s)</p><p>Δp = perubahan momentum (kg m/s)</p><p>I = impuls (N.s)</p><p>v1 = kecepatan awal (m/s)</p><p>v2 = kecepatan akhir (m/s).</p><p>&nbsp;</p><p>Berdasarkan gambar proyeksi kecepatan benda pada foto di bawah, gaya rata-rata diperoleh dari sumbu vertikalnya yaitu:</p><p>I = Δp_y</p><p>F x Δt = m x (v' sin θ - v sin θ)</p><p>F x 10^-3 = 0,25 x (-4 sin 37° - 4 sin 37°)</p><p>F x 10^-3 = 0,25 x (-4 x 0,6 - 4 x 0,6)</p><p>F x 10^-3 = 0,25 x (-2,4 - 2,4)</p><p>F = 0,25 x -4,8 / 10^-3</p><p>F = -1.200 N.</p><p>Tanda negatif artinya gaya rata-rata mengubah arah gerak bola dari arah semula yaitu menjadi ke arah atas.</p><p>&nbsp;</p><p>Jadi, besar gaya yang diberikan tembok serta arahnya adalah 1.200 N ke arah atas.</p>