Sebuah Peluru Bermassa 10 gram Kecepatan 50m/s Menembus Balok Sejauh 10 cm. Berapa Gaya Tahan Balok?

Peluru yang menembus sebuah balok seperti ini bisa diselesaikan dengan prinsip momentum. Sehingga kita bisa menemukan kecepatan sebelum menembus balok.

Begini prosesnya..

Soal :

1. Sebuah peluru yang bermassa 10 gram menembus sebuah balok yang diam dengan kecepatan 50m/s sedalam 10 cm. Berapakah gaya tahan balok tersebut?

Langkah pertama..

Mencari kecepatan peluru sebelum menembus balok

Kita gunakan persamaan momentum..

mp.vp + mb. vb = mp.vp' + mb. vb'

Diketahui :

mp = massa peluru
mb = massa balok
vp = kecepatan peluru
vb = kecepatan balok
vp' = kecepatan peluru sesaat menembus balok
vb' = kecepatan balok sesudah ditembus peluru

Dalam soal diketahui data :

mp = 10 gram = 0,01 kg
mb = tidak diketahui, jadi biarkan saja tetap "mb"
vp = 50 m/s
vb = balok diam, maka kecepatannya nol
vb' = 0 (asumsi balok tidak bergerak)

Masukkan data-datanya ke dalam rumus ..

mp.vp + mb. vb = mp.vp' + mb. vb'

0,01 × 50 + mb × 0 = 0,01 × vp' + mb.0

0,5 = 0,01vp'

Untuk mendapatkan vp', bagi 0,5 dengan 0,01

vp' = 0,5 : 0,01

vp' = 50 m/s

Kesimpulan apa yang diperoleh?

Kecepatan peluru sesaat menembus sebuah balok, sama dengan kecepatan awalnya. Mengapa? Karena tidak ada hambatan sebelum peluru masuk ke dalam balok.

Jadi kalau nanti bertemu dengan soal seperti ini, kecepatan peluru sesaat menembus balok sama dengan kecepatan awalnya.

vp = vp'

Mencari gaya tahan balok

Untuk rumus yang satu ini kita menggunakan perubahan energi, yaitu dari energi kinetik diubah menjadi usaha balok.

Ek = W

½mv² = F.s

m = mp = massa peluru = 0,01 kg
v = vp = vp' = 50 m/s
F = gaya tahan balok
s = jarak tembus peluru = 10 cm = 0,1 m

Masukkan ke dalam rumus..

½ × m × v² = F × s

½ × 0,01 × 50² = F × 0,1

½ × 0,01 × 2500² = F × 0,1

12,5 = F × 0,1

untuk mendapatkan F, bagi 12,5 dengan 0,1

F = 12,5 : 0,1

F = 125 N

Jadi gaya tahan balok tersebut adalah 125 N.

Soal :

2. Peluru yang bermassa 20 gram menembus balok diam dengan kecepatan 200 m/s. Jika peluru menembus balok sedalam 20 cm, berapa gaya tahan balok itu?

Langkah pertama..

Mencari kecepatan peluru sebelum menembus balok

Berbekal apa yang sudah dirumuskan pada soal pertama, kecepatan peluru yang menembus balok sama dengan kecepatan awalnya.

Jadi kita tidak usah menghitungnya lagi..

vp = vp'

Mencari gaya tahan balok

Mengubah energi kinetik menjadi usaha, maka kita bisa menemukan gaya tahan yang diberikan oleh balok.

Ek = W

½mv² = F.s