Model Gaya Hambat dalam Cairan

Suatu benda bermassa $M$ bergerak horizontal ke kanan dengan besar kecepatan $u$, menuju sebuah benda lain bermassa $m$ yang diam. Kemudian setelah terjadi tumbukan secara elastik sempurna, benda bermassa $M$ terhambur sebesar $\alpha$ dari arah kecepatan awalnya dan besar kecepatannya menjadi $v$. Tentukan: (a) Sudut $\alpha$ dalam besaran-besaran yang diketahui! (b) Sudut hambur maksimum untuk suatu sistem dengan massa $m$, $M$ tertentu! (Petunjuk: Karena massa tertentu, maka $\alpha$ hanya bervariasi terhadap keadaan akhir sistem). Misalkan benda bermassa $M$ berbentuk bola dengan jejari $r$ yang sangat kecil (dapat dianggap partikel titik dalam dinamikanya) memasuki cairan mempunyai rapat massa $\rho$ dengan partikel bermassa $m$ $\ll$ $M$ yang diam dimana partikel-partikel cairan terdistribusi merata dan sangat rapat. Anggap setiap tumbukan (bahkan dengan sejumlah partikel) bersifat elastik, sehingga hamburan yang terjadi selalu maksimum dan menuju ke arah yang sama terhadap kecepatan massa $M$ sebelum setiap tumbukan (ilustrasi pada gambar di bawah). Keterangan $\alpha$ adalah sudut hambur dari $M$. Tentukan (c) Jejari kelengkungan lintasan massa $M$ akibat defleksi oleh gas! (Petunjuk: Asumsikan sudut hambur $\alpha$ sangat kecil di setiap tumbukan) (d) Sudut hambur terbesar massa $M$ setelah memasuki daerah berisi gas! Apakah massa $M$ dapat berbalik arah dan keluar dari daerah tersebut?  a. Sudut $\alpha$ dalam besaran-besaran yang diketahui! b. Sudut hambur maksimum untuk suatu sistem dengan massa $m$, $M$ tertentu! (Petunjuk: Karena massa tertentu, maka $\alpha$ hanya bervariasi terhadap keadaan akhir sistem). Misalkan benda bermassa $M$ berbentuk bola dengan jejari $r$ yang sangat kecil (dapat dianggap partikel titik dalam dinamikanya) memasuki cairan mempunyai rapat massa $\rho$ dengan partikel bermassa $m$ $\ll$ $M$ yang diam dimana partikel-partikel cairan terdistribusi merata dan sangat rapat. Anggap setiap tumbukan (bahkan dengan sejumlah partikel) bersifat elastik, sehingga hamburan yang terjadi selalu maksimum dan menuju ke arah yang sama terhadap kecepatan massa $M$ sebelum setiap tumbukan (ilustrasi pada gambar di bawah). Keterangan $\alpha$ adalah sudut hambur dari $M$. Tentukan c. Jejari kelengkungan lintasan massa $M$ akibat defleksi oleh gas! (Petunjuk: Asumsikan sudut hambur $\alpha$ sangat kecil di setiap tumbukan) d. Sudut hambur terbesar massa $M$ setelah memasuki daerah berisi gas! Apakah massa $M$ dapat berbalik arah dan keluar dari daerah tersebut?