Selama tumbukan, energi benda yang bergerak diubah menjadi kerja, dan gaya memainkan peran penting. Untuk membuat persamaan untuk gaya tumbukan apa pun, Anda dapat mengatur persamaan untuk energi dan usaha yang sama satu sama lain dan menyelesaikan gaya. Dari sana, menghitung kekuatan benturan relatif mudah.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Untuk menghitung gaya tumbukan, bagi energi kinetik dengan jarak.
Dampak dan Energi
Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Selama tumbukan, energi suatu benda diubah menjadi usaha. Energi benda yang bergerak disebut energi kinetik, dan sama dengan setengah massa benda dikali kuadrat kecepatannya:
KE=\frac{1]{2}mv^2
Saat memikirkan tentang gaya tumbukan dari benda yang jatuh, Anda dapat menghitung energi benda pada titik tumbukannya jika Anda mengetahui ketinggian dari mana benda itu dijatuhkan. Jenis energi ini dikenal sebagai energi potensial gravitasi dan sama dengan massa benda dikalikan dengan ketinggian dari mana ia dijatuhkan dan percepatan gravitasi:
PE=mgh
Dampak dan Pekerjaan
Usaha terjadi bila suatu gaya diberikan untuk memindahkan suatu benda pada jarak tertentu. Oleh karena itu, pekerjaan sama dengan gaya dikalikan dengan jarak:
W=Fd
Karena gaya adalah komponen usaha dan tumbukan adalah konversi energi menjadi usaha, Anda dapat menggunakan persamaan energi dan usaha untuk menyelesaikan gaya tumbukan. Jarak yang ditempuh ketika usaha dilakukan oleh tumbukan disebut jarak berhenti. Adalah jarak yang ditempuh benda yang bergerak setelah tumbukan terjadi.
Dampak Dari Benda Jatuh
Misalkan Anda ingin mengetahui gaya tumbukan batu bermassa satu kilogram yang jatuh dari ketinggian dua meter dan tertancap di dalam mainan plastik sedalam dua sentimeter. Langkah pertama adalah menetapkan persamaan untuk energi potensial gravitasi dan bekerja sama satu sama lain dan menyelesaikan gaya.
W=PE=Fd=mgh \menyiratkan F=\frac{mgh}{d}
Langkah kedua dan terakhir adalah memasukkan nilai-nilai dari soal ke dalam persamaan gaya. Ingatlah untuk menggunakan meter, bukan sentimeter, untuk semua jarak. Jarak berhenti dua sentimeter harus dinyatakan sebagai dua perseratus meter. Juga, percepatan gravitasi di Bumi selalu 9,8 meter per detik per detik. Kekuatan dampak dari batu akan:
F=\frac{(1)(9.8)(2)}{0.02}=980\text{ N}
Dampak Dari Objek yang Bergerak Secara Horizontal
Sekarang misalkan Anda ingin mengetahui gaya tumbukan dari mobil seberat 2.200 kilogram yang melaju dengan kecepatan 20 meter per detik yang menabrak dinding selama uji keamanan. Jarak berhenti dalam contoh ini adalah zona remuk mobil, atau jarak di mana mobil memendek saat tumbukan. Misalkan mobil itu cukup terjepit menjadi tiga perempat meter lebih pendek dari sebelum tumbukan. Sekali lagi, langkah pertama adalah menetapkan persamaan energi -- kali ini energi kinetik -- dan bekerja sama satu sama lain dan menyelesaikan gaya.
W=KE=Fd=\frac{1}{2}mv^2 \implies F = \frac{1/2 mv^2}{d}
Langkah terakhir adalah memasukkan nilai-nilai dari masalah ke dalam persamaan gaya:
F = \frac{1/2 (2.200)(20)^2}{0.75}=586.667 \text{ N}