Latihan Fisika Kelas X Konsep Impuls dan Momentum
# 6
Pilgan

Grafik di atas menyatakan gaya yang bekerja pada suatu partikel bermassa 0,2 gram dari t = 0 s hingga t = 8 s. Jika pada saat t = 0 s partikel dalam keadaan diam. Berapakah energi kinetik partikel setelah 8 s ?

A

20,5 kJ

B

21,5 kJ

C

22,5 kJ

D

30,0 kJ

E

32,5 kJ

Pembahasan:

Diketahui:

Massa partikel m = 0,2 gram = 0,0002 kg

Selang waktu Δt\Delta t = 8 s

Kecepatan awal pertikel v0 = 0 m/s \rightarrow diam

Ditanya:

Energi kinetik EK = ?

Dijawab:

Impuls termasuk besaran vektor dimana arah impuls searah dengan arah gaya impulsif. Jika gaya impulsif F berubah terhadap waktu dan ditunjukkan dalam bentuk grafik F-t, maka impuls sama dengan luas daerah di bawah grafik F-t. Sehingga untuk menentukan energi kinetik partikel, hitung terlebih dahulu impuls partikel dan kecepatan akhir partikel berdasarkan grafik F-t Grafik tersebut dapat diuraikan menjadi dua bangun yaitu segitiga dan trapesium:

Maka,

alas segitiga a = 4

tinggi segitiga t = 3

alas atas trapesium c = 2

alas bawah trapesium d = 4

tinggi trapesium t = -3

sehingga

I = ΔpI\ =\ \Delta p

Luas segitiga+Luas Trapesium = m(vtv0)Luas\ segitiga +Luas\ Trapesium\ =\ m\left(v_t-v_0\right)

12at+12(c+d)t=m(vt0)\frac{1}{2}at+\frac{1}{2}\left(c+d\right)t=m\left(v_t-0\right)

12(4)(3)+12(2+4)(3)=0,0002vt\frac{1}{2}\left(4\right)\left(3\right)+\frac{1}{2}\left(2+4\right)\left(-3\right)=0,0002v_t

69=0,0002vt6-9=0,0002v_t

3=0,0002vt-3=0,0002v_t

vt=30,0002v_t=-\frac{3}{0,0002}

vt=15.000v_t=-15.000 m/s

Menentukan energi kinetik partikel

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Secara matematis, energi kinetik sebanding dengan massa benda dan kuadrat kecepatan benda.

EK=12mv2EK=\frac{1}{2}mv^2

sehingga energi kinetik dari partikel adalah

EK =12mv2EK\ =\frac{1}{2}mv^2

EK=12(0,0002)(15.000)2EK=\frac{1}{2}\left(0,0002\right)\left(15.000\right)^2

EK=(0,0001)(225.000.000)EK=\left(0,0001\right)\left(225.000.000\right)

EK=22.500EK=22.500 J

EK =22,5EK\ =22,5 kJ

Jadi, energi kinetik partikel setelah 8 s adalah 22,5 kJ.