Diketahui:
Massa batu m = 20 kg
Gaya F = (2t2 + 10) N
Kecepatan awal v0 = v1 = 0 m/s
Selang waktu Δt = 5 s
Ditanya:
Pernyataan yang benar?
p? vt? a? s? EK?
Dijawab:
Berdasarkan tipe soal, kita harus menganalisis masing-masing pilihan jawaban yang ada agar dapat mengetahui pernyataan mana yang benar.
1) Menentukan Gaya yang diberikan Toph saat t= 5 s
F = (2t2 + 10) N
F = (2 (5)2 + 10) N
F = (2 (25) + 10) N
F = (50 + 10) N
F = 60 N
2) Menentukan impuls yang terjadi
I = FΔt
I = (60 N)(5 s)
I = 300 Ns
3) Menentukan momentum batu
Untuk menentukan momentum batu berkaitan dengan impuls batu dengan Toph. Hal ini disebabkan kerena impul yang dikerjakan suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda, dimana dapat dinyatakan dalam persamaan yaitu:
I = Δ p = p2 - p1
Karena mula-mula batu berada dalam keadaan diam, maka momentum awal batu adalah nol diperoleh dari
p1 = mv1
p1 = (20 kg)(0 m/s)
p1 = 0 kg m/s
Sehingga,
I = Δp
I = p2 - p1
I = p2 - 0
I = p2 = 300 kg m/s
Maka, momentum batu adalah 300 kg m/s
4) Menentukan kecepatan batu
Apabila telah diperoleh hasil dari momentum batu, maka dapat dihitung kecepatan batu saat t= 5 s yaitu:
p2 = mv2
300 = 20v2
v2 = 20300
v2 = 15 m/s
Maka, kecepatan batu adalah 15 m/s
5) Menetukan Percepatan Batu
Peristiwa ini merupakan salah satu aplikasi dari Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB). Dalam konsep GLBB terdapat persamaan yaitu:
vt = v0 + at atau a = tvt−v0
sehingga
a = tvt−v0
a = 515−0
a = 3 m/s2
Maka, percepatan batu adalah 3 m/s2
6) Menentukan perpindahan batu
Selama bergerak hingga t = 5 s, batu pasti mengalami perpindahan dimana berdasarkan konsep GLBB dapat dinyatakan dalam persamaan
s = v0t + 21at2
sehingga
s = v0t + 21at2
s = 0 + 21(3)(5)2
s = 21(3)(25)
s = 37,5 m
Maka, perpindahan batu adalah 37,5 m
7) Menentukan energi kinetik batu
Energi kinetik merupakan energi yang dimiliki benda ketika benda bergerak dengan kecepatan tertentu dan dinyatakan dalam persamaan:
EK = 21 mv2
Karena telah diperoleh kecepatan batu, maka:
EK = 21 mv2
EK = 21 (20)(15)2
EK = (10)(225)
EK = 2.250 J
Maka, energi kinetik batu saat t = 5 s adalah 2.250 J
Jadi, berdasarkan hasil analisis jawaban, pernyataan yang benar yaitu energi kinetik batu 2.250 J.