1. Sekolah Dasar
  2. Sekolah Menengah Pertama
  3. Sekolah Menengah Atas
  4. Mata Pelajaran
  5. Programming

Balok m=2 kg bergerak ke kanan dengan laju 4 m/s

Berikut ini adalah pertanyaan dari rfn24 pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

Balok m=2 kg bergerak ke kanan dengan laju 4 m/s kemudian menabrak pegas dengan konstanta pegas k. Jika jarak AB=2m, BC=0,5m dan titik C adalah titik pegas Tertekan maksimum, tentukan :A. Kecepatan balok saat manabrak pegas di B
B. Konstanta pegas k​

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

  1. Kecepatan balok saat menabrak pegas di titik B adalah 0 m/s.
  2. Konstanta pegas k adalah 128 N/m.

Penjelasan dengan langkah-langkah:

Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan hukum kekekalan energi dan hukum Hooke pada pegas.

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi total dalam suatu sistem terisolasi (tidak berinteraksi dengan lingkungan luar) tetap konstan. Hukum Hooke berbunyi: “Jika gaya tarik yang diberikan pada suatu pegas tidak melebihi batas elastisitas suatu benda, maka pertambahan panjangnya akan berbanding lurus dengan gaya tariknya.”

Diketahui:

  • m = 2 kg.
  • v = 4 m/s.
  • Jarak AB = 2 m.
  • Jarak BC = 0,5 m.
  • C adalah tekanan maksimum pegas.

Ditanya:

  • Kecepatan balok saat menabrak pegas di titik B = ...?
  • Konstanta pegas k = ...?

Jawab:

  • Untuk menentukan kecepatan balok saat menabrak pegas di B, gunakan hukum kekekalan energi. Sebelum menabrak pegas, energi kinetik balok adalah:

Ek = \frac{1}{2} . m . v^2\\Ek = \frac{1}{2} . (2 kg) .(4 m/s)^2\\Ek = 16 J

  • Setelah menabrak pegas, energi kinetik balokberubah menjadienergi potensial pegas dan energi kinetik yang lebih rendah. Mari kita asumsikan bahwa balok berhenti sementara di titik tertinggi saat pegas tertekan maksimum di C. Pada titik ini, energi kinetik balok menjadi nol, dan energi potensial pegas mencapai maksimum, maka:

Ep = \frac{1}{2} . k . x^2\\Ep = \frac{1}{2} . k . (0,5 m)^2\\Ep = 0,125 k J

  • Karena energi tidak hilang, maka energi kinetik awal harus sama dengan energi potensial pegas maksimum, maka konstana pegas k adalah:

Ek = Ep\\16 J = 0,125 k J\\k = \frac{16 J}{0,125 J} \\k = 128 N/m

Jadi, kita sudah mendapatkan konstanta pegas yaitu 128 N/m.

  • Setelah balok menabrak pegas, pegas akan menghasilkan gaya restitusi pada balok. Kita dapat menggunakan hukum Hooke untuk menghitung gaya ini, yaitu:

F = -kx

  • Di mana x adalah perpindahan pegas dari posisi awalnya di B ke posisi tertekan maksimumnya di C. Perpindahan ini adalah:

x = BC = 0,5 m

  • Jadi, gaya restitusi yang dihasilkan oleh pegas adalah:

F = -kx\\F = -(128 N/m) . (0,5 m)\\F = -64 N

  • Gaya restitusi ini berlawanan arah dengan gerakan awal balok, jadi kecepatan balok setelah menabrak pegas di B akan menjadi:

v' = (v^2 + 2ad)^{0.5}

  • Di mana v adalah kecepatan awal, a adalah percepatan, dan d adalah perpindahan. Percepatan dapat dihitung menggunakan hukum Newton kedua:

F = m.a

  • Jadi, percepatan balok adalah:

a = \frac{F}{m}\\a = \frac{-64 N}{2 kg} \\a = -32 m/s^2\\

  • Perpindahan balok selama menabrak pegas adalah:

d = AB = 2 m

  • Jadi, kecepatan balok saat menabrak pegas di B adalah:

v' = (v^2 + 2ad)^{0.5}\\v' = (4 m/s)^2 + 2(-32 m/s^2)(2 m)){^0.5}\\v' = 0 m/s

Jadi, kecepatan balok menjadi nol saat menabrak pegas di B dan kemudian berbalik arah.

Pelajari lebih lanjut

Pelajari lebih lanjut materi tentang pegas, pada: yomemimo.com/tugas/4735848

#BelajarBersamaBrainly #SPJ1

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh susantiasreti dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Thu, 15 Jun 23
<< Previous Post
Next Post >>