Sebuah anak panah dengan kecepatan mendatar menumbuk balok kayu yang digantung di langit-langit dengan tali tak bermassa. Anak panah itu menempel pada balok, dan balok itu berayun hingga ketinggian maksimum sebelum berayun kembali ke bawah. Pertimbangkan momentum dan energi kinetik sistem balok panah sebelum dan sesudah tumbukan. Selama tumbukan ini, apa yang terjadi dengan momentum total dan energi kinetik sistem balok panah?
A. Momentum total dan energi kinetik total tetap sama.
B. Momentum total tidak berubah, dan energi kinetik total menurun.
C. Momentum total berkurang dan energi kinetik total tidak berubah.
D. Momentum total dan kinetik total menurun.
A. Momentum total dan energi kinetik total tetap sama.
B. Momentum total tidak berubah, dan energi kinetik total menurun.
C. Momentum total berkurang dan energi kinetik total tidak berubah.
D. Momentum total dan kinetik total menurun.
Jawaban:
D. Momentum total dan energi kinetik total menurun.
Penjelasan:
Selama tumbukan antara anak panah dan balok, berlaku prinsip kekekalan momentum dan energi kinetik sistem. Mari analisis opsi yang mungkin:
A. Momentum total dan energi kinetik total tetap sama.
- Ini tidak benar karena tumbukan antara anak panah dan balok dapat mengubah momentum dan energi kinetik sistem.
B. Momentum total tidak berubah, dan energi kinetik total menurun.
- Ini juga tidak benar karena jika energi kinetik total menurun, maka momentum total juga harus berubah, karena momentum adalah hasil kali dari massa dan kecepatan, yang berhubungan dengan energi kinetik.
C. Momentum total berkurang dan energi kinetik total tidak berubah.
- Ini juga tidak benar. Jika momentum total berkurang, energi kinetik total juga harus berkurang, karena energi kinetik adalah fungsi dari momentum.
D. Momentum total dan kinetik total menurun.
- Jawaban ini benar. Ketika anak panah menumbuk balok, terjadi tumbukan dan energi kinetik berkurang karena sebagian energi kinetik digunakan untuk memindahkan balok ke arah yang berlawanan. Selain itu, momentum total juga berkurang karena balok dan anak panah yang terikat bergerak bersama-sama setelah tumbukan dengan momentum yang lebih rendah dibandingkan sebelum tumbukan.
Jadi, jawaban yang benar adalah D. Momentum total dan energi kinetik total menurun.