Bola bilyar dengan massa 0,16 kg berkelajuan 5 m/s menumbuk dinding batas meja. Tumbukan dianggap lenting sempurna. Bola tersebut datang dengan arah 30° terhadap sumbu normal dinding. Jika diasumsikan bahwa waktu tumbukan 0,01 detik, maka resultan gaya oleh dinding terhadap bola adalah ... (SBMPTN 2017)

Pembahasan

Diketahui: m = 0 , 16 kg v = 5 m / s θ = 3 0 ∘ Δ t = 0 , 01 s Lenting sempurna Ditanya: F Jawab: Sebelum menabrak dinding benda memiliki kecepatan v , setelah menabrak dinding kecepatan benda tidak berubah karena tumbukan yang terjadi adalah lenting sempurna. Karena kecepatan benda tidak berubah, maka sudut yang dibentuk terhadap normal adalah 30° agar memenuhi hukum kekekalan momentum. Gerak benda dapat digambarkan sebagai berikut: Dapat kita uraikan komponen vektor kecepatan sebelum dan setelah tumbukan dengan diagram sebagai berikut: Momentum benda sebelum tumbukan: p x ​ p y ​ ​ = = = = = = ​ − m v cos 3 0 ∘ − 0 , 16 ⋅ 5 ⋅ 2 1 ​ 3 ​ − 0 , 4 3 ​ kgm / s − m v sin 3 0 ∘ − 0 , 16 ⋅ 5 ⋅ 2 1 ​ − 0 , 4 kgm / s ​ Momentum benda setelah tumbukan: p x ′ ​ p y ​ ​ = = = = = = ​ m v cos 3 0 ∘ 0 , 16 ⋅ 5 ⋅ 2 1 ​ 3 ​ 0 , 4 3 ​ kgm / s − m v sin 3 0 ∘ − 0 , 16 ⋅ 5 ⋅ 2 1 ​ − 0 , 4 kgm / s ​ Dari persamaan tersebut terlihat bahwa momentum di sumbu y tidak mengalami perubahan, sedangkan di sumbu x mengalami perubahan arah momentum, sehingga persamaan impuls yang terjadi adalah: I F ⋅ Δ t F ⋅ 0 , 01 F ​ = = = = ​ Δ p x ​ p x ′ ​ − p x ​ 0 , 4 3 ​ − ( − 0 , 4 3 ​ ) 80 3 ​ N ​ Jadi,resultan gaya oleh dinding terhadap bola adalah 80 3 ​ searah normal dinding (nilai F positif). Dengan demikian, jawaban yang tepat adalah A.