Menghitung Gaya yang Disebabkan oleh Papan Kayu saat Dipukul oleh Palu
Dalam soal ini, kita akan membahas tentang bagaimana menghitung besarnya gaya yang disebabkan oleh papan kayu saat dipukul oleh palu. Kita akan menggunakan informasi tentang massa palu, kecepatan palu, dan kedalaman paku yang masuk ke dalam papan kayu. Pertama-tama, mari kita lihat informasi yang diberikan. Palu memiliki massa 2 kg dan kecepatan 20 m/s saat menghantam paku. Selain itu, paku masuk sedalam 5 cm pada papan kayu. Untuk menghitung gaya yang disebabkan oleh papan kayu, kita dapat menggunakan hukum gerak Newton kedua, yang menyatakan bahwa gaya adalah hasil perkalian massa dengan percepatan. Dalam hal ini, percepatan adalah perubahan kecepatan palu saat menghantam paku. Namun, sebelum kita dapat menghitung gaya, kita perlu mengubah kedalaman paku yang masuk ke dalam papan kayu menjadi satuan meter. Karena 1 cm sama dengan 0,01 m, maka kedalaman paku adalah 0,05 m. Selanjutnya, kita perlu menghitung perubahan kecepatan palu saat menghantam paku. Karena kita tidak diberikan informasi tentang waktu yang diperlukan untuk paku masuk ke dalam papan kayu, kita tidak dapat menggunakan persamaan kinematika untuk menghitung perubahan kecepatan. Namun, kita dapat menggunakan prinsip kekekalan energi untuk menghitung perubahan kecepatan. Ketika palu menghantam paku, energi kinetik palu akan berubah menjadi energi potensial elastis dalam paku dan papan kayu. Karena energi kinetik awal adalah nol (palu dalam keadaan diam sebelum dipukul), maka perubahan energi kinetik adalah sama dengan energi potensial elastis yang disimpan dalam paku dan papan kayu. Energi potensial elastis dapat dihitung menggunakan rumus $E = \frac{1}{2}kx^2$, di mana $E$ adalah energi potensial elastis, $k$ adalah konstanta pegas, dan $x$ adalah perubahan panjang pegas. Dalam hal ini, paku bertindak seperti pegas yang mengalami perubahan panjang sebesar kedalaman paku yang masuk ke dalam papan kayu. Namun, kita tidak diberikan informasi tentang konstanta pegas paku atau papan kayu, sehingga kita tidak dapat menghitung energi potensial elastis secara langsung. Oleh karena itu, kita tidak dapat menghitung perubahan kecepatan palu dan akhirnya tidak dapat menghitung gaya yang disebabkan oleh papan kayu. Dalam kasus ini, kita perlu informasi tambahan, seperti konstanta pegas paku atau papan kayu, untuk dapat menghitung gaya yang disebabkan oleh papan kayu saat dipukul oleh palu.