Bola Elevator
1. **Menjelaskan masalah:**
Sebuah bola ditembakkan ke atas dari tanah dengan kecepatan awal $V_0 = 7,00$ m/s. Kabin elevator mulai bergerak ke atas dengan kecepatan konstan $V_c = 3,00$ m/s.
Kita diminta mencari:
(a) Tinggi maksimum bola relatif terhadap lantai tanah.
(b) Tinggi maksimum bola relatif terhadap lantai kabin.
(c) Kecepatan bola relatif terhadap tanah saat mencapai titik tertinggi.
(d) Kecepatan bola relatif terhadap lantai kabin saat mencapai titik tertinggi.
2. **Rumus yang digunakan:**
- Tinggi maksimum dari gerak vertikal dengan percepatan gravitasi $g = 9,8$ m/s$^2$ dan kecepatan awal $V_0$:
$$h_{max} = \frac{V_0^2}{2g}$$
- Kecepatan pada titik tertinggi adalah nol relatif terhadap tanah karena bola berhenti sejenak sebelum jatuh.
- Kecepatan relatif bola terhadap kabin adalah kecepatan bola dikurangi kecepatan kabin.
3. **Menghitung tinggi maksimum relatif terhadap lantai tanah (a):**
$$h_{max} = \frac{(7,00)^2}{2 \times 9,8} = \frac{49}{19,6} = 2,5 \text{ meter}$$
4. **Menghitung tinggi maksimum relatif terhadap lantai kabin (b):**
Selama bola naik, kabin juga bergerak ke atas dengan kecepatan konstan $3,00$ m/s.
Waktu untuk mencapai titik tertinggi:
$$t = \frac{V_0}{g} = \frac{7,00}{9,8} = 0,714 \text{ detik}$$
Jadi, kabin naik sejauh:
$$h_c = V_c \times t = 3,00 \times 0,714 = 2,14 \text{ meter}$$
Tinggi maksimum bola relatif terhadap lantai kabin:
$$h_{rel} = h_{max} - h_c = 2,5 - 2,14 = 0,36 \text{ meter}$$
5. **Kecepatan bola relatif terhadap tanah saat titik tertinggi (c):**
Kecepatan bola di titik tertinggi adalah nol:
$$V_{bola, tanah} = 0 \text{ m/s}$$
6. **Kecepatan bola relatif terhadap lantai kabin saat titik tertinggi (d):**
Kecepatan bola relatif terhadap kabin:
$$V_{bola, kabin} = V_{bola, tanah} - V_c = 0 - 3,00 = -3,00 \text{ m/s}$$
Negatif menunjukkan bola bergerak ke bawah relatif terhadap kabin.
**Jawaban akhir:**
(a) 2,5 meter
(b) 0,36 meter
(c) 0 m/s
(d) -3,00 m/s