Pohon mangga di depan rumah Tomi sedang berbuah lebat. Suatu hari Tomi ingin memakan buah mangga tersebut, tetapi mangga yang sudah matang tersebut cukup tinggi. Tomi mencoba menjatuhkan buah mangga dengan menggunakan batu yang dilempar oleh ketapel tepat di bawah buah tersebut. Karet ketapel memiliki konstanra pegas 1.500 N/m. Tomi mengarahkan batu bermassa 0,4 kg ditarik dengan ketapel ini sejauh 20 cm, kemudian dilepaskan vertikal ke atas. Jika batu tidak mengenai buah mangga, variabel apa yang dapat diubah?

Pembahasan

Diketahui: k = 1500 N / m m = 0 , 4 kg Δ x = 20 cm = 0 , 2 m h p o h o n ​ = 10 m h or an g ​ = 150 cm = 1 , 5 m Ditanya: variabel yang dapat diubah agar batu mengenai buah mangga Jawab: Saat Tomi menarik ketapel, ketapel menegang sehingga menghasilkan energi potensial. Jika Tomi melepas tarikannya, batu pada ketapel akan bergerak naik karena energi potensial pada ketapel diubah menjadi energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan: Δ Ep 2 1 ​ ⋅ k ⋅ Δ x 2 v ​ = = = = = = ​ Δ E k 2 1 ​ ⋅ m ⋅ v 2 m k ⋅ Δ x 2 ​ ​ 0 , 4 1500 ⋅ 0 , 2 2 ​ ​ 150 ​ 12 , 25 m / s ​ Selanjutnya batu dari ketapel tersebut terlempar naik sehingga berlaku gerak vertikal ke atas dengan tinggi maksimum yang bisa ditempuhnya dirumuskan: h ma x ​ ​ = = = ​ 2 g v 2 ​ 2 ⋅ 10 12 , 2 5 2 ​ 7 , 5 m ​ Jadi tinggi maksimum yang bisa dicapai ketapel adalah 7,5 m. Sementara tinggi buah mangga di pohon berjarak: Δ h ​ = = = ​ h p o h o n ​ − h or an g ​ 10 − 1 , 5 8 , 5 m ​ Karena posisibuah mangga lebih tinggi daripada tinggi maksimum lemparan ketapel, maka batu tersebut tidak sampai mengenai mangga. Agar batu dari ketapel tersebut dapat mengenai mangga, maka harus memperbesar kecepatan gerak batu, yaitu dengan cara memperbesar perubahan panjang pada karet ketapel. Jadi,variabel yang dapat diubah agar berhasil mengenai buah mangga adalah memperbesar perubahan panjang karet ketapel.