Contoh Soal Impuls dan Momentum | Fisika Kelas 104 min read
Reading Time: 4 minutesHalo, teman ambis! Setelah mempelajari materi Impuls dan Momentum, ada beberapa latihan soal, nih buat teman ambis. Selain memahami materi, kita juga harus banyak latihan mengerjakan soal agar semakin memahami konsep materinya. Langsung saja yuk kita bahas bersama-sama!
1. Sebuah truk seberat 3000 kg melaju konstan pada kecepatan \(40 ms^{-1}\). Berapakah gaya yang diperlukan jika kita ingin menghentikannya dalam waktu 15 detik?
Jawaban:
\(F= \frac{m(V_{2} – V_{1})}{\Delta{t}}\)
\(F= \frac{3000(0 – 40)}{15}\)
\(F= \frac{3000(-40)}{15}\)
\(F= \frac{3000(0 – 40)}{15}\)
\(F= \frac{- 120000)}{15}\)
\(F= -8000 \space Newton\)
Sehingga gaya yang dibutuhkan untuk menghentikan truk ialah sebesar \(8000 \space Newton\) yang arah gaya tersebut berlawanan dengan arah gerak benda (ditunjukkan dengan tanda negatif).
2. Dua buah mobil tamiya bermassa sama bergerak searah sumbu X positif. Jika keduanya lalu mengalami tabrakan beruntun, mobil B ditabrak dari belakang oleh mobil A saat kecepatan mobil A \(6 ms^{-1}\) dan kecepatan mobil B \(2 ms^{-1}\). Maka tentukan kecepatan keduanya jika tabrakan yang terjadi tergolong tabrakan tidak lenting sama sekali!
Jawaban:
Tabrakan tidak lenting sama sekali memiliki koefisien restitusi e = 0, massa kedua benda sama \(m_{A} = m_{B} = m\).
\(e = \frac{{V’}_{B}-{V’}_{A}}{V_{A}-V_{B}}\)
\(0 = \frac{{V’}_{B}-{V’}_{A}}{V_{A}-V_{B}}\)
\(0 = {V’}_{B}-{V’}_{A}\)
\({V’}_{A} = {V’}_{B}\).
Sehingga dapat diketahui bahwa setelah tabrakan, kedua mobil bergerak bersama dengan kecepatan yang sama dan arah yang juga sama dengan arah gerak sebelum tabrakan. Untuk mengetahui kecepatan akhir kedua benda maka kita dapat menggunakan hukum kekekalan momentum linier berikut ini.
\(p_{awal}=p_{akhir}\)
\(m.V_{A} + m.V_{B} = m.{V’}_{B} + m.{V’}_{B}\)
\(6+2 = 2V’\)
\(V’ = \frac{8}{2}\)
\(V’ = 4 ms^{-1}\).
3. Tentukan nilai koefisien restitusi jika setelah jatuh ke lantai, kecepatan bola tenis berkurang setengahnya!
Jawaban:
Karena lantai tetap diam baik sebelum dan sesudah ditumbuk bola tenis, maka kecepatannya pun tetap nol \({V’}_{B} = V_{B} = 0\). Dan kecepatan bola tenis setelah tumbukan adalah setengah dari kecepatannya sebelum tumbukan \({V’}_{A} = \frac{1}{2} V_{A}\).
\(e = \frac{{V’}_{B}-{V’}_{A}}{V_{A}-V_{B}}\)
\(e = \frac{0- \frac{1}{2}{V}_{A}}{V_{A}-0}\)
\(e = \frac{- \frac{1}{2}{V}_{A}}{V_{A}}\)
\(e = 0,5\).
Catatan: tanda minus hanya sebagai akibat dari perhitungan, tidak mengartikan nilai e negatif. Sebab ada beberapa sumber yang menyatakan rumus e terdapat tanda minus di depannya, namun ada pula yang tidak menggunakan minus seperti pada artikel ini. Tanda yang harus lebih diperhatikan adalah tanda plus atau minus untuk kecepatan benda, sebab akan menunjukkan arah gerak benda tersebut.
4. Spongebob dan Patrick bermain lari-larian sambil menutup mata (tidak untuk ditiru ya, Teman-teman!). Celakanya, keduanya bertabrakan! Sebelum tabrakan mereka berlari berlawanan arah namun dengan besar kecepatan yang sama \(5 ms^{-1}\). Lalu setelah tabrakan Spongebob terpental ke arah yang berlawanan dengan arahnya semula, dan dengan kecepatan yang bernilai seperempat dari kecepatan awalnya. Berapakah kecepatan Patrick setelah tabrakan dan kemana arahnya? Akankah dia juga terpental? (massa Patrick dua kali massa Spongebob).
Massa Patrick dua kali massa Spongebob (\(m_{P}=2m_{S}\)) dan kecepatan Spongebob setelah tabrakan bernilai seperempat kecepatan awalnya dengan arah yang berlawanan (\({V’}_{S} = – \frac{1}{4} V_{S}\)). Maka besar dan arah kecepatan Patrick setelah tabrakan dapat dicari dengan hukum kekekalan momentum linier berikut ini.
\(p_{awal}=p_{akhir}\)
\(m_{S}.V_{S} + m_{P}.V_{P} = m_{S}.{V’}_{S} \pm m_{P}.{V’}_{P}\)
Tanda kita gunakan sebab kita belum mengetahui arah kecepatan Patrick setelah tabrakan (\({V’}_{P}\)).
\(m_{S}.V_{S} + m_{P}.V_{P} = m_{S}.{V’}_{S} \pm m_{P}.{V’}_{P}\)
\(m_{S}(V_{S} + {V’}_{S}) = m_{P}({V}_{P} \pm {V’}_{P})\)
\(m_{S}(V_{S} + \frac{1}{4}{V}_{S}) = 2m_{S}({V}_{P} \pm {V’}_{P})\)
Kecepatan awal Spongebob dan Patrik sama, yakni \(5 ms^{-1}\) (\(V_{S}=V_{P}=8 ms^{-1}\)).
\(\frac{5}{4}V_{S} = 2m_{S}({V}_{P} \pm {V’}_{P})\)
\(\frac{5}{4}.8 = 2(8 \pm {V’}_{P})\)
\(\frac{10}{2} = (8 \pm {V’}_{P})\)
\(5 = (8 \pm {V’}_{P})\)
Untuk menghasilkan 5 maka 8 harus dikurangi 3, sehingga \({V’}_{P}=8 ms^{-1}\)
5. Berapa impuls bola bermassa 5 kg yang kemudian mengalami perubahan kecepatan, dari yang semula diam lalu menjadi \(10 ms^{-1}\)?
Jawaban:
\(I = \Delta{p} = m.\Delta{V} = V’-V\)
\(I = 5 – (10-0)\)
\(I = 5 – 10\)
\(I = 50 \space kgm{s}^{-1}\)
Jadi lebih paham tentang materi ini kan teman-teman? Kalau kamu masih bingung dengan materi hukum newton atau dengan materi fisika yang lain, jangan khawatir! Kamu bisa bertanya ke pengajar terbaik dari Teman Belajar. Dengan memesan les privat fisika, kamu akan dibimbing dan didampingi sampai paham. Selain itu pengajar kami juga bisa membantu kamu dalam mengerjakan tugas atau PR. Tunggu apa lagi? Pesan sekarang!
