Jika Anda sedang mempersiapkan diri untuk menghadapi ujian PAS fisika kelas 10 semester 2, maka Anda pasti membutuhkan contoh soal sebagai latihan. Dalam artikel ini, kami akan memberikan beberapa contoh soal yang dapat membantu Anda dalam mempersiapkan diri untuk menghadapi ujian tersebut.
Contoh Soal 1
Sebuah benda dengan massa 2 kg dan kecepatan 4 m/s bergerak dengan arah ke kanan. Benda tersebut bertumbukan dengan benda lain yang memiliki massa 3 kg dan diam. Jika tumbukan tersebut bersifat elastis, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah?
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan energi kinetik dan momentum. Pertama-tama, kita hitung momentum awal dari kedua benda:
pawal = m1v1 + m2v2
pawal = (2 kg)(4 m/s) + (3 kg)(0 m/s)
pawal = 8 kg m/s
Selanjutnya, kita hitung momentum akhir dari kedua benda:
pakhir = m1v1‘ + m2v2‘
Karena tumbukan bersifat elastis, maka energi kinetik awal dan akhir kedua benda sama. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan persamaan:
m1v12 + m2v22 = m1v1‘2 + m2v2‘2
Substitusi nilai dari soal, maka:
(2 kg)(4 m/s)2 + (3 kg)(0 m/s)2 = (2 kg)(v1‘2) + (3 kg)(v2‘2)
16 kg m2/s2 = (2 kg)(v1‘2) + (3 kg)(v2‘2)
Selanjutnya, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan momentum untuk mencari nilai v1‘ dan v2‘:
pawal = pakhir
(2 kg)(4 m/s) + (3 kg)(0 m/s) = (2 kg)(v1‘) + (3 kg)(v2‘)
8 kg m/s = (2 kg)(v1‘) + (3 kg)(v2‘)
Selanjutnya, kita dapat menggunakan persamaan tersebut untuk mencari nilai v1‘ dan v2‘:
v1‘ = (pawal – m2v2‘) / m1
v1‘ = (8 kg m/s – (3 kg)(0 m/s)) / (2 kg)
v1‘ = 4 m/s
v2‘ = (pawal – m1v1‘) / m2
v2‘ = (8 kg m/s – (2 kg)(4 m/s)) / (3 kg)
v2‘ = -2/3 m/s
Jadi, kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah 4 m/s ke kanan untuk benda pertama, dan -2/3 m/s ke kanan untuk benda kedua.
Contoh Soal 2
Sebuah benda dengan massa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Benda tersebut bertumbukan elastis dengan benda lain yang memiliki massa 0,3 kg dan diam. Setelah tumbukan, benda kedua bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Berapa kecepatan benda pertama setelah tumbukan?
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan energi kinetik dan momentum. Pertama-tama, kita hitung momentum awal dari kedua benda:
pawal = m1v1 + m2v2
pawal = (0,5 kg)(4 m/s) + (0,3 kg)(0 m/s)
pawal = 2 kg m/s
Selanjutnya, kita hitung momentum akhir dari kedua benda:
pakhir = m1v1‘ + m2v2‘
Karena tumbukan bersifat elastis, maka energi kinetik awal dan akhir kedua benda sama. Oleh karena itu, kita dapat menggunakan persamaan:
m1v12 + m2v22 = m1v1‘2 + m2v2‘2
Substitusi nilai dari soal, maka:
(0,5 kg)(4 m/s)2 + (0,3 kg)(0 m/s)2 = (0,5 kg)(v1‘2) + (0,3 kg)(5 m/s)2
4 kg m2/s2 = (0,5 kg)(v1‘2) + (7,5 kg m2/s2)
Selanjutnya, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan momentum untuk mencari nilai v1‘:
pawal = pakhir
(0,5 kg)(4 m/s) + (0,3 kg)(0 m/s) = (0,5 kg)(v1‘) + (0,3 kg)(5 m/s)
2 kg m/s = (0,5 kg)(v1‘) + (1,5 kg m/s)
v1‘ = (2 kg m/s – 1,5 kg m/s) / (0,5 kg)
v1‘ = 1 m/s
Jadi, kecepatan benda pertama setelah tumbukan adalah 1 m/s ke kanan.
Contoh Soal 3
Sebuah benda dengan massa 2 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s ke arah kanan. Benda tersebut bertumbukan dengan benda lain yang memiliki massa 3 kg dan bergerak dengan kecepatan 2 m/s ke arah kiri. Setelah tumbukan, kedua benda bergerak dengan kecepatan yang sama. Berapa kecepatan kedua benda setelah tumbukan?
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan momentum. Pertama-tama, kita hitung momentum awal dari kedua benda:
pawal = m1v1 + m2v2
pawal = (2 kg)(6 m/s) + (3 kg)(-2 m/s)
pawal = 6 kg m/s
Selanjutnya, kita hitung momentum akhir dari kedua benda:
pakhir = m1vf + m2vf
Karena kedua benda memiliki kecepatan yang sama setelah tumbukan, maka:
pakhir = (m1 + m2)vf
Substitusi nilai dari soal, maka:
6 kg m/s = (2 kg + 3 kg)vf
vf = 6/5 m/s
Jadi, kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah 6/5 m/s ke arah kanan.
Contoh Soal 4
Sebuah benda dengan massa 1 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s ke arah kanan. Benda tersebut bertumbukan elastis dengan benda lain yang memiliki massa 2 kg dan diam. Setelah tumbukan, benda pertama bergerak dengan kecepatan 2 m/s ke arah kiri. Berapa kecepatan benda kedua setelah tumbukan?
Untuk menyelesaikan soal ini, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan energi kinetik dan momentum. Pertama-tama, kita hitung momentum awal dari kedua benda:
pawal = m1v1 + m2v2
pawal = (1 kg)(3 m/s) + (2 kg)(0 m/s)
pawal = 3 kg m/s
Selanjutnya, kita hitung momentum akhir dari kedua benda:
p<