Jawaban:

Pertanyaan Anda juga berkaitan dengan hukum kekekalan momentum. Hukum ini menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada suatu sistem tertutup, maka momentum total sistem tersebut tetap konstan. Dalam kasus ini, sistem tertutup adalah ayah, anak, dan perahu sebelum dan sesudah anak melompat.

Diketahui:

mA = 90 kg

mB = 45 kg

mP = 200 kg

v = 72 km/jam = 20 m/s

vB = -108 km/jam = -30 m/s

Ditanya: vP ?

Jawab:

Jika anak melompat berlawanan arah gerak perahu dengan kecepatan 108 km/jam, maka momentum total sistem sebelum dan sesudah anak melompat adalah:

pawal​=pakhir​

(mA+mB+mP)v=mAvA+mBvB+mPvP

Di mana vA adalah kecepatan ayah setelah anak melompat dan vP adalah kecepatan perahu setelah anak melompat.

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui:

(90+45+200)×20=90vA+45×(−30)+200vP

6700=90vA−1350+200vP

90vA+200vP=8050

Karena tidak diketahui kecepatan ayah setelah anak melompat, kita tidak dapat menyelesaikan persamaan ini secara langsung. Namun, kita dapat mencari batas-batas kemungkinan nilai vP dengan mengasumsikan nilai ekstrem untuk vA.

Misalnya, jika kita asumsikan bahwa ayah tidak bergerak sama sekali setelah anak melompat, maka vA = 0. Maka:

90×0+200vP=8050

200vP=8050

vP=8050​/200

vP=40,25 m/s

Ini adalah batas atas untuk kecepatan perahu setelah anak melompat.

Sebaliknya, jika kita asumsikan bahwa ayah bergerak secepat mungkin setelah anak melompat, maka vA = vB = -30 m/s. Maka:

90×(−30)+200vP=8050

−2700+200vP=8050

200vP=10750

vP=10750​/200

vP=53,75 m/s

Ini adalah batas bawah untuk kecepatan perahu setelah anak melompat.

Jadi, kecepatan perahu setelah anak melompat berlawanan arah gerak perahu dengan kecepatan 108 km/jam adalah antara 40,25 m/s dan 53,75 m/s. Nilai pastinya tergantung pada kecepatan ayah setelah anak melompat.

Jika ada pertanyaan lain, silahkan hubungi : 0859106524925