Contoh Soal dan Pembahasan Implus, Materi Fisika Terlengkap
Contoh Soal dan Pembahasan tentang Impuls dan gaya impulsif, Materi Fisika kelas 2 SMA. Mencakup hubungan gaya dengan impuls, selang waktu sentuh, perubahan momentum, grafik F-t.
Soal No. 1
Sebuah benda bermassa 5 kg mengalami perubahan kecepatan dari 10 m/s menjadi 15 m/s. Tentukan impuls yang bekerja pada benda!
Pembahasan
Data:
m = 5 kg
v1 = 10 m/s
v2 = 15 m/s
I =....
Rumus dasar impuls yaitu perubahan momentum benda.
I = P2 − P1
I = mv2 − mv1
I = m(v2 − v1)
Sehingga:
I = 5 (15 − 10) = 25 kg m/s
Soal No. 2
Bola bermassa 0,2 kg dengan kelajuan 20 m/s dilempar ke arah pemukul seperti diperlihatkan gambar di bawah!
Agar bola berbalik arah dengan kelajuan 30 m/s tentukan besar gaya pemukul jika waktu kontak antara pemukul dan bola 0,001 sekon!
Pembahasan
Impuls dan perubahan kecepatan :
Arah kanan (+), arah kiri (−)
Soal No. 3
Sebuah benda bermassa 1 kg dipengaruhi gaya selama 20 sekon seperti ditunjukkan grafik berikut!
Jika kelajuan awal benda 50 m/s tentukan kelajuan benda saat detik ke 15!
Pembahasan
Impuls I = Luas grafik F-t = (10) (15) = 150 kg.m.s−1
Impuls I = m(v2 − v1)
Soal No. 4
Grafik di atas menyatakan hubungan gaya F yang bekerja pada benda bermassa 3 kg terhadap waktu t selama gaya itu bekerja pada benda. Bila benda mula-mula diam, maka kecepatan akhir benda dalam m s-1 adalah...
A. 5
B. 10
C. 15
D. 20
E. 25
(Impuls - umptn 1991)
Pembahasan
Seperti soal sebelumnya
Impuls I = luas trapesium = 1/2 (6 + 9)4 = 30
Karena
I = m(v2 − v1) dengan v1 = 0, maka
30 = 3v2
m = 30/3 = 10 m/s
Soal No. 5
Dalam suatu permainan sepakbola, seorang pemain melakukan tendangan penalti. Tepat setelah ditendang bola melambung dengan kecepatan 50 m/s. Bila gaya tendangan 250 N sepatu pemain menyentuh bola selama 0,3 sekon maka massa bola adalah....
A. 1,2 kg
B. 1,5 kg
C. 1,8 kg
D. 2,0 kg
E. 2,5 kg
(Gaya dan Impuls - ebtanas 1999)
Pembahasan
Menentukan massa dari hubungan gaya dan impuls.
Data:
v2 = 50 m/s
v1 = 0 m/s
F = 250 N
Δt = 0,3 sekon
m =....
Dari rumus yang sama dengan soal soal di atasnya
Soal No. 6
Sebuah benda bermassa 0,2 kg dalam keadaan diam dipukul sehingga bergerak dengan kecepatan 14 m/s. Jika gaya bekerja selama 0,01 sekon, maka besar gaya yang diberikan pada benda adalah...
A. 280 N
B. 240 N
C. 200 N
D. 160 N
E. 140 N
(Impuls - ebtanas 1996)
Pembahasan
Menentukan hubungan gaya dan impuls.
Data:
v2 = 14 m/s
v1 = 0 m/s
m = 0,2 kg
Δt = 0,01 sekon
F =....
Soal No. 7
Sebuah mobil bermassa 5 ton bergerak dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan besar impuls yang harus diberikan untuk menghentikan mobil tersebut!
Pembahasan
Menentukan hubungan gaya dan impuls.
Data:
v0 = 0 m/s
v1 = 20 m/s
m = 5000 kg
I =....
Impuls yang diberikan sebesar 100000 Ns berlawanan dengan gerak mobil.
Soal No. 8
Perhatikan gambar berikut ini!
Bola bermassa 100 gram menumbuk dinding tembok dengan kelajuan 25 m/s membentuk sudut 30° terhadap arah vertikal. Bola kemudian memantul dengan sudut dan kelajuan yang sama. Tentukan besar impuls yang terjadi pada bola tersebut!
Pembahasan
Datanya:
m = 100 gram = 0,1 kg
v1 = 25 m/s → P1 = mv1 = 0,1 × 25 = 2,5 kg m/s
v2 = 25 m/s → P2 = m2 = 0,1 × 25 = 2,5 kg m/s
I =.....
Impuls adalah selisih momentum jadi
I = P2 − P1
Artinya vektornya P2 dikurangi vektor P1, jadi tidak boleh 2,5 kurang 2,5 sama dengan nol. Boleh langsung kurang kalau P1 dan P2 lurus satu garis.
Cara Pertama, menggunakan rumus langsung selisih dua vektor.
Dari rumus selisih dua vektor waktu kelas 10, dengan data:
P1 = 2,5 kg m/s
P2 = 2,5 kg m/s
θ = 60°
Masukkan rumus selisih dua vektor
Cara Kedua, menggunakan rumus jumlah vektor.
P2 − P1 tidak lain adalah P2 + (−P1). Jadi bisa dipandang sebagai operasi penjumlahan. Balik tanda panah pada P1 untuk memperoleh vektor −P1seperti pada gambar (ii). Terlihat bahwa sudut antara P2 dengan −P1 adalah 120°.
Masukkan ke rumus jumlah dua vektor, untuk P1 dibawah tanda akar, masukkan 2,5 tanpa tanda negatif, karena yang diperlukan di situ adalah besarnya P1 saja.
Perhatikan perbedaannya, cara pertama menggunakan sudut 60° sedangkan cara kedua menggunakan sudut 120°, hasilnya sama.
Soal No. 9
Benda bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 80 m. Besar impuls yang bekerja pada benda bila benda memantul dengan kecepatan 10 m.s-1adalah….
A. 80 N.s
B. 40 N.s
C. 30 N.s
D. 28 N.s
E. 25 N.s
(Impuls - UN Fisika 2013)
Pembahasan
Data:
m = 0,5 kg
h = 80 m
I =...
Cara Pertama, model notasi skalar:
Misalkan
ke bawah diberi tanda (−), ke atas (+)
Kecepatan bola saat mengenai tanah, arah ke bawah:
v1 = √(2gh) = √(2⋅10⋅80) = − 40 m/s
Kecepatan bola memantul, arah ke atas
v2 = + 10 m/s
I = m(v2 − v1)
I = 0,5 [10 −(− 40)] = 0,5(50) = 25 N.s
Artinya impulsnya sebesar 25 N.s searah pantulan.
Cara Kedua, model notasi vektor:
v1 = 40 m/s
v2 = 10 m/s
P1 = mv1 = 0,5(40) = 20 kg m/s
P2 = mv2 = 0,5(10) = 5 kg m/s
I = P2 − P1
I = P2 + (− P1)
Vektor P2 ke atas, vektor −P1 jg ke atas, tinggal ditambah saja.
I = 20 + 5 = 25 N.s
Untuk soal-soal tentang momentum silakan dibaca di artikel lain dengan judul Momentum dan Tumbukan.
Choose EmoticonEmoticon