Mobil Bermassa 1000 Kg Melambat Dari Kecepatan 10 m/s Menjadi 5 m/s Selama 5 detik. Berapa Gaya yang Diperlukan?

Ada dua cara yang bisa dilakukan untuk mendapatkan jawaban dari soal mobil yang melambat seperti ini.

Cara energi dan momentum..

Ok, kita mulai dari cara yang pertama..

Soal :

1. Mobil bermassa 1000 kg melambat dari kecepatan 10 m/s menjadi 5 m/s selama 5 detik. Berapa gaya pengereman yang diperlukan?

1. Cara energi

Ada beberapa tahapan untuk mendapatkan jawaban dengan cara energi ini.

Mencari percepatan/perlambatan
Mencari jarak tempuh
Mencari perubahan energi kinetik
Mendapatkan gayanya.

Itulah tahapan yang harus dilalui..

Mencari percepatan/perlambatan

Dalam soal diketahui :

➮ Kecepatan awal (v₁) = 10 m/s
➮ Kecepatan akhir (v₂) = 5 m/s
➮ Waktu (t) = 5 sekon

Karena mobil melambat, maka kita menggunakan rumus untuk gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

v₂ = v₁ + a.t

a = percepatan atau perlambatan
karena mobil direm, maka nanti kita akan mendapatkan perlambatan

v₂ = v₁ + a.t

5 = 10 + a.5

5 = 10 + 5a

pindahkan 10 ke ruas kanan menjadi -10

5 - 10 = 5a

-5 = 5a

atau

5a = -5

untuk mendapatkan a, bagi -5 dengan 5

a = -5 : 5

a = -1 m/s²

Tanda minus (-) menandakan bahwa mobil melambat..

Mencari jarak tempuh

Rumus yang digunakan adalah :

s = (v₁ × t) + (½ × a × t²)

s = jarak

s = (10 × 5) + (½ × (-1) × 5²)

s = 50 + (½ × (-1) × 25)

s = 50 + (-12,5)

s = 50 - 12,5

s = 37,5 meter

Mencari perubahan energi kinetik

Mobil bergerak dari kecepatan 10 m/s menjadi 5 m/s, berarti mobil ini mengalami perubahan energi kinetik.

ΔEK = EK₁ - EK₂

ΔEK = ½m(v₁)² - ½m(v₂)²

ΔEK = ½.1000.(10)² - ½.1000.(5)²

ΔEK = 500.(100) - 500.(25)

ΔEK = 50.000 - 12.500

ΔEK = 37.500 Joule

Mencari gaya yang diperlukan

Perubahan energi kinetik itu sama dengan usaha yang dilakukan gaya untuk memperlambat laju mobil tersebut.

Sehingga..

ΔEK = W

W = usaha

W = F.s

F = gaya
s = jarak tempuh

Diketahui :

ΔEK = W = 37.500 J
s = 37,5 m

W = F.s

37.500 = F × 37,5

untuk mendapatkan F, bagi 37.500 dengan 37,5

F = 37.500 : 37,5

F = 1.000 N.

Jadi gaya yang diperlukan untuk melakukan pengereman adalah 1.000 N

2. Cara momentum

Bagaimana dengan cara pertama, mudah ya?? :)

Kalau cara pertama dirasa panjang dan membingungkan, ada kok cara yang lebih mudah dan jauh lebih cepat.

Cara momentum..

Kita akan menggunakan persamaan antara momentum dan impul sehingga gayanya bisa langsung diperoleh..

ΔP = I