SOAL DAN PENYELESAIAN IMPULS DAN MOMENTUM
Soal no.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!
Penyelesaian Fisika:
\[\begin{align*} I &= p_2 – p_1\\ I& = m (v_2 – v_1)\\ I& = 0,1 (20 – 0) = 2 Ns\end{align*}\]
Soal no.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!
Penyelesaian Fisika:
\[\begin{align*} I &= p_2 – p_1\\ I& = m (v_2 – v_1)\\ I &= 0,05 (-4 – 6)\\ I &= 0,05 (-10) = -0,5 Ns\end{align*}\] (tanda negatif menunjukan bahwa bola berbalik arah, bergerak ke kiri)
Soal no.3 Dua orang berada dalam sebuah perahu bermassa 50 kg yang sedang bergerak ke arah kanan dengan kelajuan 10 m/s. Jika A bermassa 50 kg dan B bermassa 30 kg, maka hitunglah kelajuan perahu saat B meloncat ke belakang dengan kelajuan 5 m/s!
Penyelesaian Fisika:
Saat B meloncat ke belakang:\[\small \begin{align*} (m_A+m_B+m_p)v &= m_Bv'_B+(m_A+m_p)v'_B\\ (50+30+50)(10) &= 30(5)+(50+50)v'_A\\ 1300&= 150+(100)v'_A\\ 100v'_A&=1150\\v'_A&=\frac{1150}{100}=11,5ms^{-1} \end{align*}\]
Soal no.4 Perhatikan gambar dibawah ini!
Gambar di atas adalah kurva gaya terhadap waktu, yang bekerja pada sebuah partikel bermassa 2 kg yang mula-mula. Impuls dari gaya tersebut adalah...
Penyelesaian Fisika:
Impuls sama dengan luas daerah di bawah grafik F-vs-t. Pada gambar, impuls dari gaya tersebut adalah luasan trapesium ABCD.
\[\begin{align*} I &=\left (\frac{1}{2} \right )t\times (AD+BC)\\ I &=\left (\frac{1}{2} \right )(2)\times (4+2)\\ I &=6Ns \end{align*}\]
Soal no.5 Sebuah bola bermassa 0,5 kg dalam keadaan diam, kemudian dipukul sehingga bola meluncur dengan kelajuan 100 m/s. Bila lamanya pemukul menyentuh bola 0,1 detik, maka besar gaya pemukul adalah ...
Penyelesaian Fisika:
\[\begin{align*} I &= m (v_2-v_1)\\ F\Delta t &=m (v_2-v_1)\\F(0,1) &=0,5(100-0)\\ F &=500N \end{align*}\]
Soal no.6 Sebuah 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!
Penyelesaian Fisika:
Setelah bertumbukan kedua bola menyatu maka $v'_A = v'_B = v’$\[\begin{align*} m_Av_A+m_Bv_B &= m_Av'_A+m_Bv'_B\\ m_Av_A+m_Bv_B &= (m_A+m_B)v'\\ 0,6(2)+0,4(0)&= (0,6+0,4)v'\\ 1,2&=v'\\v'&=1,2ms^{-1} \end{align*}\]
Soal no.7 Dua bola bergerak saling mendekati, dimana bola pertama bergerak ke kanan dengan kecepatan 20 m/s dan bola kedua bergerak ke kiri dengan kecepatan 10 m/s sehingga terjadi tumbukan lenting sempurna. Jika masing-masing bola bermassa 0,25 kg, maka hitunglah kecepatan kedua bola setelah bertumbukan!
Penyelesaian Fisika:
Hukum kekekalan momentum:\[\small \begin{align*} m_1v_1+m_2v_2 &= m_1v'_1+m_2v'_2\\ 0,25(20)+0,25(-10)&= 0,25v'_1+0,25v'_2\\ 5-2,5&=0,25v'_1+0,25v'_2\\v'_1+v'_2&=10 ....(1) \end{align*}\] Koefisien restitusi:\[\begin{align*} e &= -\frac{(v'_1-v'_2)}{(v_1-v_2)}\\ 1 &= -\frac{(v'_1-v'_2)}{20-(-10)}\\v'_1-v'_2&=-30 ....(2) \end{align*}\]eliminasi kedua persamaan:\[\begin{align*} v'_1+v'_2&=10.......(1)\\v'_1-v'_2&=-30....(2)+\\\hline 2v'_1&=-20\\v'_1&=-10ms^{-1}\end{align*}\]ke persamaan (1):\[\begin{align*} v'_1+v'_2&=10\\-10+v'_2&=10\\v'_2&=20ms^{-1}\end{align*}\]Cara WOW dari Pak Dimpun:\[\begin{align*} c&=\frac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}\\c&=\frac{0,25(20)+0,25(-10)}{0,25+0,25}\\c&=\frac{5-2,5}{0,5}=5\\ \end{align*}\]\[\begin{align*} v'_1&=c+e(c-v_1)\\v'_1&=5+1(5-20)\\ v'_1&=-10ms^{-1}\\ \\ v'_2&=c+e(c-v_2)\\v'_2&=5+1(5-(-10))\\ v'_2&=20ms^{-1} \end{align*}\]
Soal no.8 Sebuah peluru bermassa 0,01 kg ditembakkan pada balok bermassa 2,49 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!
Penyelesaian Fisika:
Benda dan peluru terangkat setinggi h = 0,2m, maka: \[\small \begin{align*} v' &= \sqrt{2gh}\\v'&=\sqrt{2(10)(0,2)}=2ms^{-1} \end{align*}\]Hukum kekekalan Momentum: \[\small \begin{align*} m_pv_p+m_bv_b &= (m_p+m_b)v'\\ (0,01)v_p+(2,49)0 &= (0,01+2,49)v'\\0,01v_p &= 2,5(2)\\0,01v_p &= 5\\ v_p&=500ms^{-1} \end{align*}\]
Yang anda cari mungkin disini:
