Contoh Soal Impuls dan Momentum Fisika Terlengkap

Contoh Soal Impuls dan Momentum Fisika Terlengkap

Seperti yang telah kita ketahui bahwa gaya impulsif adalah gaya yang mengawali suatu percepatan dan menyebabkan benda bergerak semakin cepat. Hasil kali gaya impulsif dan selang waktu selama gaya impulsif bekerja disebut besaran impuls (I).

Sedangkan momentum didefinisikan sebagai ukuran kesukaran untuk memberhentikan suatu benda. Momentum dirumuskan sebagai hasil kali massa dan kecepatan. Berikut ini beberapa contoh soal mengenai impuls, momentum dan tumbukan beserta pembahasannya.

Contoh 1
Sebuah bola bermassa 0,1 kg mula-mula diam, kemudian setelah dipukul dengan tongkat dan kecepatan bola menjadi 20 m/s. Hitunglah besarnya impuls dari gaya pemukul tersebut!
Pembahasan:
Diketahui:
m = 0,1 kg
v1 = 0 m/s (karena bola mula-mula dalam keadaan diam)
v2 = 20 m/s
Ditanya: Impuls (I)
Jawab:
I = p2 – p1
I = m (v2 – v1)
I = 0,1 (20 – 0) = 2 Ns
Jadi impuls dari gaya pemukul tersebut adalah 2 Ns.

Contoh 2
Sebuah bola dengan massa 50 gram dilemparkan mendatar dengan kecepatan 6 m/s ke kanan, bola mengenai dinding dan dipantulkan dengan kecepatan 4 m/s ke kiri. Hitunglah besar impuls yang dikerjakan dinding pada bola!
Pembahasan:

Diketahui:

m = 50 gr = 0,05 kg

v1 = 6 m/s

Dengan ketentuan arah kanan (+), dan arah kiri (-), maka:

v2 = -4 m/s

Ditanya: Impuls (I)

Jawab:

I = p2 – p1

I = m (v2 – v1)

I = 0,05 (-4 – 6)

I = 0,05 (-10) = -0,5 Ns (tanda negatif menunjukan bahwa bola bergerak ke kiri)

Jadi besar impuls yang dikerjakan dinding pada bola adalah 0,5Ns ke arah kiri.

Contoh 3

Perhatikan gambar dibawah ini!

Gambar diatas menunjukkan kurva gaya terhadap waktu yang bekerja pada sebuah partikel bermassa 2 kg yang mula-mula. Impuls dari gaya tersebut adalah …

Pembahasan:

Impuls sama dengan luas daerah dibawah grafik F-t. Nah dengan demikian, impuls dari gaya tersebut adalah luas trapesium ABCD.

Jadi impuls dari gaya tersebut adalah 6 Ns.

Contoh 4

Sebuah bola bermassa 0,2 kg dalam keadaan diam, kemudian dipukul sehingga bola meluncur dengan kelajuan 150 m/s. Bila lamanya pemukul menyentuh bola 0,1 detik, maka besar gaya pemukul adalah …

Pembahasan:

Diketahui:

m = 0,2 kg

v1 = 0 m/s (bola mula-mula dalam keadaan diam)

v2 = 150 m/s

∆t = 0,1 s

Ditanya: gaya pemukul (F)

Jawab:

Ingat, rumus impuls:

I = F. ∆t

Atau

I = m (v2 – v1)

Dari rumus tersebut, maka diperoleh:

Contoh 5

Perhatikan gambar berikut!

Bola A bergerak ke arah kanan dengan kecepatan 2 m/s menumbuk bola B yang sedang diam, jika setelah tumbukan bola A dan B menyatu, maka hitunglah kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan!

Pembahasan:

Diketahui:

mA = 0,6 kg

mB = 0,4 kg

vA = 2 m/s

vB = 0 m/s

Ditanya: kecepatan bola A dan B setelah tumbukan (vA’ dan vB’)

Jawab:

Karena setelah bertumbukan kedua bola menyatu maka vA’ = vB’ = v’

Sehingga kecepatan bola A dan B setelah bertumbukan adalah 1,2 m/s

Contoh 6

Perhatikan gambar berikut!

Bola pertama bergerak ke kanan dengan kecepatan 30 m/s menuju bola kedua yang sedang bergerak ke kiri dengan kecepatan 10 m/s sehingga terjadi tumbukan lenting sempurna. Jika masing-masing bola bermassa 1 kg, maka hitunglah kecepatan bola pertama dan kedua setelah bertumbukan!

Pembahan:

Diketahui:

m1 = m2 = 1 kg

v1 = 30 m/s

v2 = -10 m/s (arah kanan (+), arah kiri (-))

Ditanya: va’ dan vb’

Jawab:

(Persamaan 1)

Pada tumbukan lenting sempurna koefisien restitusinya adalah e = 1.

(Persamaan 2)

Dengan mensubstitusikan persamaan 1 ke dalam persamaan 2, diperoleh:

dan

Contoh 7

Perhatikan gambar berikut!

Dua orang anak berada dalam sebuah perahu bermassa 100 kg yang sedang bergerak ke arah kanan dengan kelajuan 10 m/s. Jika anak A bermassa 50 kg dan anak B bermassa 30 kg, maka hitunglah kelajuan perahu saat anak B meloncat ke belakang dengan kelajuan 5 m/s!

Pembahasan:

Diketahui:

mp = 100 kg

vp = 10 m/s

mA = 50 kg

mB = m1 = 30 kg

vB’ = v2 = -5 m/s

Ditanya: kecepatan perahu setelah anak B meloncat (vb’)

Jawab:

Pada saat B meloncat maka dua kelompok yang terlibat yaitu:

• Kelompok pertama: Anak B (massanya yaitu m1 = 30 kg)

• Kelompok kedua: anak A + perahu (misal sebut saja massanya m2, maka m2 adalah massa perahu + massa anak A. m2 = 100 + 50 = 150 kg)

Kecepatan awal anak A dan B sama dengan kecepatan perahu yaitu 10 m/s.

Contoh 8

Sebuah peluru bermassa 0,1 kg ditembakkan pada balok bermassa 2,4 kg yang digantung dengan seutas tali seperti gambar berikut ini.

Jika setelah bertumbukkan peluru tertanam didalam balok, dan posisi balok mengalami kenaikan sebesar h = 20 cm, maka hitunglah kelajuan peluru saat mengenai balok!

Pembahasan:

Diketahui:

mp = 0,1 kg

mb = 2,4 kg

h = 20 cm = 0,2 m

vb = 0 m/s (balok mula-mula dalam keadaan diam, sehingga kecepatan awalnya nol).

Ditanya: kecepatan peluru saat mengenai balok (vp)

Jawab:

Dengan Hukum kekekalan momentum, diperoleh:

Karena setelah bertumbukkan peluru tertanam didalam balok, sehingga kecepatan balok dan peluru setelah tumbukan adalah sama (vb’ = vp’ = v’). Maka:

Selanjutnya cari nilai v’:

Perhatikan gambar berikut!

Jika kita umpamakan titik A adalah posisi awal balok, dan titik B posisi balok setelah mengalami kenaikan 20 cm, maka vA adalah kecepatan balok sesaat setelah bertumbukan dengan peluru atau vA = v’.

Dan vB adalah kecepatan balok saat dititik tertinggi yaitu h = 20 cm (maka vB = 0).

Dengan hukum kekekalan energi mekanik diperoleh: