Dua objek bergerak di atas permukaan licin tanpa gesekan, dengan arah seperti gambar. Kedua objek kemudian mengalami tumbukan dan bergabung menjadi satu. Berapakah besar energi kinetik yang dikonversikan menjadi panas selama tumbukan?

Question

Jawaban yang benar adalah 5/6 joule.

Diketahui:

m1 = 0,5 kg

v1 = 2 m/s ke timur

m2 = 1 kg

v2 = 1 m/s ke utara

Kedua benda bergabung menjadi satu

Ditanya:

Energi kinetik yang diubah menjadi panas = ΔEK = ...?

Jawab:

Konsep yang kita gunakan adalah tumbukan. Pada kasus tumbukan dimana kedua benda saling bergerak bersama-sama, maka jenis tumbukan ini adalah tumbukan tidak lenting sama sekali. Maka berlaku hukum kekekalan momentum berikut:

p1 = p2

m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v',

dengan:

m1 dan m2 = massa benda 1 dan 2 (kg)

v1 dan v2 = kecepatan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan (m/s)

v' = kecepatan kedua benda setelah tumbukan (m/s).

Tinjau hukum kekekalan momentum pada masing-masing sumbu.

(i). Sumbu x:

m1 v1x + m2 v2x = (m1 + m2) v'x

0,5 (2) + 1 (0) = (0,5 + 1) v'x

1 = 1,5 v'x

v'x = 1/1,5

v'x = 2/3 m/s.

(ii). Sumbu y:

m1 v1y + m2 v2y = (m1 + m2) v'y

0,5 (0) + 1 (1) = (0,5 + 1) v'y

1 = 1,5 v'y

v'y = 1/1,5

v'y = 2/3 m/s.

Maka, resultan kecepatan setelah tumbukan adalah:

v'² = (v'x)² + (v'y)²

v'² = (2/3)² + (2/3)²

v' = 2√2/3 m/s.

Selanjutnya hitung selisih energi kinetik pada sistem kedua benda.

ΔEK = EK - EK'

ΔEK = [ 1/2 m1 v1² + 1/2 m2 v2² ] - [1/2 (m1 + m2) v'² ]

ΔEK = [ 1/2 (0,5) 2² + 1/2 (1) 1² ] - [1/2 (0,5 + 1) (2√2/3)² ]

ΔEK = [1 + 0,5] - [2/3]

ΔEK = 1,5 - (2/3)

ΔEK = 5/6 joule.

Ini artinya perubahan energi kinetik adalah panas yang dihasilkan, yaitu 5/6 joule.

Jadi, besar energi kinetik yang dikonversikan menjadi panas selama tumbukan adalah 5/6 joule.

Dua objek bergerak di atas permukaan licin tanpa gesekan, dengan arah seperti gambar. Kedua objek kemudian mengalami tumbukan dan bergabung menjadi satu. Berapakah besar energi kinetik yang dikonversikan menjadi panas selama tumbukan?

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa