Fisika Study Center-Seri contoh-contoh model soal olimpiade fisika dan pembahasannya. Soal-soal yang dipilih adalah soal-soal yang tergolong mudah dan sedang.
Soal #1
Sebuah peluru bermassa 10 gram bergerak ke atas dengan kecepatan 1000 m/s menumbuk lalu menembus sebuah balok melalui pusat massa balok itu. Balok yang bermassa 5 kg ini mula-mula diam. Anggap proses tumbukan sangat singkat.
a) Jika kecepatan peluru setelah menembus balok adalah 400 m/s, tentukan kecepatan balok tersebut!
b) Tentukan tinggi maksimum yang dapat dicapai balok!
c) Berapa energi yang hilang dalam proses tumbukan?
Anggap percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2.
Sumber Soal: OSN 2008 Seleksi Kabupaten/Kota
Solusi
a) Kecepatan balok setelah tumbukan
Benda yang terlibat tumbukan adalah peluru (p) dan balok (b) yang mula-mula diam.
Data yang bisa diambil dari soal adalah:
massa peluru mp = 10 g = 0,01 kg
massa balok mb = 5 kg
kecepatan balok sebelum tumbukan vb = 0 m/s
kecepatan peluru sebelum tumbukan vp = 1000 m/s
kecepatan peluru setelah tumbukan v'p = 400 m/s
Dari hukum kekekalan momentum sebagai berikut:
mpvp + mbvb = mpv'p + mbv'b
(0,01)(1000) + (5)(0) = (0,01)(400) + (5)(v'b)
10 = 4 + 5v'b
v'b = 6/5 = 1,2 m/s.
b) Tinggi maksimum yang dicapai balok
Dengan asumsi gerak diperlambat, kecepatan balok saat titik tertinggi adalah nol (vt = 0 m/s) dan kecepatan awal balok diperoleh setelah peristiwa tumbukan dengan peluru, vo = 1,2 m/s, dan percepatan gravitasi bumi g = 10 m/s2:
(vt)2 = (vo)2 − 2gh
0 = (1,2)2−(2)(10)(h)
20h = 1,44
h = 0,072 meter
c) Energi (kinetik) yang hilang
Δ E = Ep + Eb − {E'p + E'b}
Δ E = 1/2 mp(vp)2 + 1/2 mb(vb)2 − {1/2 mp(v'p)2 + 1/2 mb (v'b)2}
Δ E = 1/2 (0,01)(1000)2 + (0) − {1/2(0,01)(400)2 + 1/2 (5)(1,2)2}
Δ E = = 5000 – 800 – 3,6 = 4196,4 joule
Sumber Bahan:
-Soal OSN Fisika 2008
-www.tofi.or.id