8 Contoh soal Tumbukan
Tukinga tino ngāwari
1. Dua benda A (3 kg) dan B (5 kg) bergerak searah dengan kecepatan masing-masing 8 ms-1 dan 4 ms-1 . Apabila benda A menumbuk benda B secara lenting sempurna, maka kecepatan masing-masing benda sesudah tumbukan adalah…..
A. 3 ms -1 dan 7 ms -1
B. 6 ms -1 dan 10 ms -1
C. 4,25 ms -1 dan 10 ms -1
D. 5,5 ms -1 dan 5,5 ms -1
E. 8 ms -1 dan 4 ms -1
Kōrero
E mōhiotia ana:
Papatipu o te mea A (m1) = 3 kirokaramu
Papatipu o te mea B (m2) = 5 kirokaramu
Te tere o te mea A (v1) = 8 ms-1
Te tere o te mea B (v2) = 4 ms-1
Tukinga tino ngāwari
I pātaihia: v1‘ dan v2'
Whakautu:
Jika benda-benda yang bertumbukan lenting sempurna mempunyai massa berbeda dan kelajuan kedua benda setelah bertumbukan tidak diketahui maka kelajuan setelah tumbukan dihitung menggunakan persamaan berikut :
Kedua benda bergerak searah sehingga kecepatan kedua benda bertanda positif. Jika kedua benda bergerak berlawanan arah maka salah satu kecepatan benda bertanda positif dan kecepatan benda lainnya bertanda negatif.
Jadi kecepatan benda A (v1‘) setelah tumbukan adalah 3 m/s dan kecepatan benda B (v2‘) setelah tumbukan adalah 7 m/s.
Ko te whakautu tika ko A.
2. Sebuah bola yang mempunyai momentum P menumbuk dinding dan memantul. Tumbukan bersifat lenting sempurna dan arahnya tegak lurus. Besar perubahan momentum bola adalah …
A. nol
B. p/4
C. p/4
D.P.
E. 2P
Kōrero
E mōhiotia ana:
Massa bola = m
Kecepatan bola sebelum tumbukan = v
Kecepatan bola setelah tumbukan = -v (bola memantul ke kiri)
Momentum bola sebelum tumbukan (po) = mv
Momentum bola setelah tumbukan (pt) = m (-v) = – m v
I pātaihia: Besar perubahan momentum bola
Whakautu:
Perubahan momentum :
Δp = pt – po
Δp = – m v – m v
Δp = – 2 m v
Δp = -2p
Besar perubahan momentum bola adalah 2p. Tanda negatif menunjukkan arah.
Ko te whakautu tika ko E.
3. Dua buah benda A dan B yang bermassa sama bergerak saling berpapasan. A bergerak ke Timur dan B ke Barat, masing-masing dengan kecepatan V dan 2V. Apabila benda tersebut mengalami tumbukan lenting sempurna, maka sesaat setelah tumbukan adalah …
A. VA = V ke Barat, VB = V ke Timur
B. VA = 2V ke Barat, VB = 2V ke Timur
C. VA = 2V ke Barat, VB = V ke Timur
D.VA = V ke Barat, VB = 2V ke Timur
E.V.A = 2V ke Timur, VB = V ke Barat
Kōrero
E mōhiotia ana:
Kedua benda bermassa sama.
A bergerak ke timur dengan kecepatan V
B bergerak ke barat dengan kecepatan 2V
I pātaihia: Kecepatan A dan B setelah tumbukan
Whakautu:
Jika massa kedua benda sama dan kedua benda bertumbukan lenting sempurna, maka kedua benda bertukar kecepatan setelah tumbukan.
Jadi setelah tumbukan, A bergerak ke barat dengan kecepatan 2V dan B bergerak ke timur dengan kecepatan V.
Ko te whakautu tika ko C.
Tumbukan Lenting Sebagian
4. E rua ngā mea he rite te taumaha e neke ana i te rārangi tika tetahi ki tetahi, e ai ki te pikitia!
Mena v2' ko te tere o te mea (2) i muri i te tukinga ki te taha matau i te tere o te 5 ms-1, kātahi ka nui te tere v1 ' (1) i muri i te tukinga ko….
A. 7 ms-1
B. 9 ms-1
C. 13 ms-1
D. 15 ms-1
E. 17 ms-1
Kōrero
E mōhiotia ana:
He ōrite te papatipu o ngā mea e rua = m
Te tere o te mea 1 i mua i te tukinga (v1) = 8 m/s
Te tere o te mea 2 i mua i te tukinga (v2) = 10 m/s
Te tere o te mea 2 i muri i te tukinga (v2') = 5 m/s
I pātaihia: Te tere o te mea 1 i muri i te tukinga (v1')
Whakautu:
He tukinga rapa koretake tēnei. v1' ka tatauhia mā te whakamahi i te ture tiaki o te nekehanga:
m1 v1+m2 v2 = m1 v1' + m2 v2'
m (v1 +v2) = m (v1' + v2')
v1 +v2 = v1' + v2'
8 + 10 = v1' + 5
18 = v1' + 5
v1' = 13 m/s
Ko te whakautu tika ko C.
Tumbukan Tidak Lenting
5. Sebuah peluru massa 10 gram meluncur dengan kecepatan 100 m s-1 , menumbuk balok kayu yang diam dan bersarang di dalamnya. Jika massa balok kayu 490 gram, kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan adalah …
B. 2,0 ms-1
C. 2,5 ms-1
D. 4,0 ms-1
E. 5,0 ms-1
Kōrero
E mōhiotia ana:
Te taumaha o te matā (m1) = 10 karamu
Kecepatan peluru (v1) = 100 ms-1
Te taumaha o te poraka (m2) = 490 karamu
Kecepatan balok (v2) = 0 m/s (balok diam)
I pātaihia: Kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan
Whakautu:
Peluru menumbuk balok kayu yang diam dan bersarang di dalamnya, sehingga ini merupakan tumbukan tidak lenting. Rumus tumbukan tidak lenting :
Momentum sebelum tumbukan = momentum setelah tumbukan
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) v'
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) v'
1000 + 0 = 500 v'
1000 =500 v’
v' = 1000 / 500
v’ = 2 m/s = 2 m s-1
Ko te whakautu tika ko B.
6. Sebuah truk yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 ms-1 ditabrak oleh sebuah mobil yang sedang berjalan dengan kecepatan 20 ms-1. Setelah tabrakan kedua mobil itu berpadu satu sama lain. Jika massa truk 1400 kg dan massa mobil 600 kg, kecepatan kedua kendaraan setelah tabrakan adalah …
A. 6 ms-1
B. 9 ms-1
C. 11 ms-1
D. 13 ms-1
E. 17 ms-1
Kōrero
Setelah tabrakan kedua mobil itu berpadu satu sama lain karenanya merupakan tumbukan tidak lenting.
E mōhiotia ana:
Kecepatan truk (v1) = 10 m/s
Kecepatan mobil (v2) = 20 m/s
Massa truk (m1) = 1400 kirokaramu
Massa mobil (m2) = 600 kirokaramu
I pātaihia: kecepatan kedua kendaraan setelah tabrakan (v)
Whakautu:
Rumus tumbukan tidak lenting :
m1 v1 +m2 v2 = (m1 +m2) roto
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) v
26000 = 2000 v
v = 13 m/s
Ko te whakautu tika ko D.
7nd S.ebutir peluru 20 gram bergerak dengan kecepatan 10 ms-1 arah mendatar menumbuk balok bermassa 60 gram yang sedang diam di atas lantai. Jika peluru tertahan di dalam balok, maka kecepatan balok sekarang adalah….
A. 1,0 ms-1
B. 1,5 ms-1
C. 2,0 ms-1
D. 2,5 ms-1
E. 3,0 ms-1
Kōrero
E mōhiotia ana :
Te taumaha o te matā (mP) = 20 karamu = 0,02 kg
Te taumaha o te poraka (mB) = 60 karamu = 0,06 kg
Te tere tīmatanga o te matā (vP) = 10 m/s
Te tere tīmatanga o te poraka (vB) = 0
I pātaihia : kecepatan peluru dan balok setelah bertumbukan (v’)
Whakautu :
Tātai te ture tiaki o te nekehanga jika kedua benda menyatu setelah tumbukan :
mP vP +mB vB = (mP +mB) v'
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) v'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 m/s
Ko te whakautu tika ko D.
8. Dua troli A dan B masing-masing 1,5 kg bergerak saling mendekat dengan vA = 4 ms-1 me te vB = 5 ms-1 seperti pada gambar. Jika kedua troli bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua troli sesudah bertumbukan adalah …
A. 4,5 ms-1 ki te taha matau
B. 4,5 ms-1 ki te taha maui
C. 1,0 ms-1 ki te taha maui
D. 0,5 ms-1 ki te taha maui
E. 0,5 ms-1 ki te taha matau
Kōrero
E mōhiotia ana:
Massa troli A (mA) = 1,5 kirokaramu
Massa troli B (mB) = 1,5 kirokaramu
Kecepatan troli A sebelum tumbukan (vA) = 4 m/s (positif ke kanan)
Kecepatan troli B sebelum tumbukan (vB) = -5 m/s (negatif ke kiri)
I pātaihia: Jika tumbukan tidak lenting, tentukan kecepatan kedua troli setelah tumbukan
Whakautu:
Hukum kekekalan momentum :
mAvA +mBvB = (mA +mB) v'
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 m/s
Tanda negatif artinya setelah tumbukan keduanya bergerak ke kiri, searah dengan troli B. Hal ini masuk akal karena momentum troli B lebih besar daripada momentum troli A.
Pūtake pātai:
Ngā Pātai Ahupūngao Whakamātautau ā-Motu mō te Kura Tuarua/Kura Tuarua Mahi-ā-ringa
