Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika tentang momentum dan Impuls

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG MOMENTUM DAN IMPULS

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang momentum dan impuls ini meliputi momentum, impuls, hukum kekekalan momentum, dan jenis-jenis tumbukan yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tak lenting. Selain itu, ringkasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat menghadapi ujian nasional, ulangan harian atau ulangan lainnya. Soal-soal yang dibahas adalah soal ujian nasional dari berbagai tahun agar bervariasi.

HUBUNGAN IMPULS DENGAN MOMENTUM

Keterangan:

I = impuls (N.s).

F = gaya (N).

Δt = selang waktu (s).

m = massa benda (kg).

v₂ = kecepatan kedua (m/s).

v₁ = kecepatan pertama (m/s).

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

KOEFISIEN RESTITUSI

Keterangan:

m = massa benda (kg).

v₁ = kecepatan benda 1 sebelum tumbukan.

v₂ = kecepatan benda 2 sebelum tumbukan.

v₁¹ = kecepatan benda 1 setelah tumbukan.

v₂¹ = kecepatan benda 2 setelah tumbukan.

Catatan!
e = 1 jika tumbukan lenting sempurna.
e = 0 jika tumbukan tak lenting sama sekali.
0 < e < 1 jika tumbukan lenting sebagian.

CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN MOMENTUM DAN IMPULS

Nomor 1 (UN 2012)
Sebuah bola karet massanya 75 gram dilemparkan horizontal hingga membentur dinding seperti gambar.

Jika bola karet dipantulkan dengan laju yang sama, maka besar impuls bola yang terjadi adalah...A. nol
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns

Pembahasan:
I = m (v2 - v1) = 0,075 kg (-20 m/s - 20 m/s)
I = 0,075 kg . - 40 m/s
I = - 3 Ns
Jawaban: C

Nomor 2 (UN 2013)
Dua benda A dan B bermassa masing-masing 600 kg dan 400 kg bergerak berlawanan arah saling mendekati.

Pada suatu saat kedua benda bertumbukan sehingga benda B terpental dalam arah berlawanan dengan arah datangnya dengan kecepatan 5 m/s. Kecepatan benda A setelah tumbukan adalah...A. 6,6 m/s
B. 6,0 m/s
C. 4,4 m/s
D. 1,4 m/s
E. 0,66 m/s

Pembahasan:
Gunakan hukum kekekalan momentun

m₁ v₁ +  m₂ v₂ = m₁ v₁^’+ m₂ v₂^’

600 . 10 + 400 (-20) = 600 . v₁^’ + 400 . 5
6000 - 8000 = 600 v₁^’  + 2000
600 v₁^’ = - 2000 - 2000 = - 4000
v₁^’ = - 4000/600 = - 6,6 m/s (negatif menunjukkan arah kekiri)
Jawaban: A

Nomor 3 (UN 2013)
Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 m/s2). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 m/s dan sesaat setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 m/s. Besar Impuls yang bekerja pada bola adalah...
A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
E. 0,01 Ns

Pembahasan
I = m (v2 - v1) = 0,005 kg (4 m/s - (-6 m/s))
I = 0,005 kg . 10 m/s = 0,05 Ns
Jawaban: D

Nomor 4

Sebuah bola pada permainan softball bermassa 0,15 kg dilempar horizontal ke kanan dengan kelajuan 20 m/s. Setelah dipukul bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 20 m/s. Impuls yang diberikan kayu pemukul pada bola adalah...
A. 3 Ns
B. – 3 Ns
C. 6 Ns
D. – 6 Ns
E. 0 Ns

Pembahasan

I = m (v₂–  v₁) = 0,15 kg . (20 m/s - (-20 m/s) = 6 N.s
Jawaban: C

Nomor 5

Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilepas dari ketinggian 20 m tanpa kecepatan awal. Bola kemudian mengenai lantai dan terpantul kembali sampai ketinggian 5 m (g = 10 m/s2). Impuls yang bekerja pada bola adalah...
A. 2 Ns
B. 4 Ns
C. 6 Ns
D. 8 Ns
E. 10 Ns

Pembahasan

Hitung v₁
v₁= √2gh = √2 . 10 . 20 = 20 m/s
Hitung v₂
v₂ = √2gh = √2 . 10 . 5 = 10 m/s
Menghitung Impuls
I = m (v₂ –  v₁) = 0,2 kg . (- 20 m/s - (10 m/s) = -6 N.s
Jawaban: C

Nomor 6

Bola bermassa 50 gram jatuh bebas dari ketinggian 5 meter dari lantai sehingga bola memantul kembali dengan ketinggian 1,8 m. Besar impuls yang bekerja pada benda adalah...
A. 0,2 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,6 Ns
E. 0,8 Ns

Pembahasan

Hitung v₁

Hitung v₂

Menghitung Impuls
I = m (v₂ –  v₁) = 0,05 kg . (- 10 m/s - (6 m/s) = -0,8 N.s
Jawaban: E

Nomor 7

Sebutir peluru bermassa 40 gram bergerak dengan kecepatan 100 m/s arah mendatar menumbuk balok bermassa 960 gram yang diam di atas bidang datar. Jika peluru tertahan didalam balok, maka kecepatan keduanya menjadi...
A. 40 m/s
B. 36 m/s
C. 24 m/s
D. 12 m/s
E. 4 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum
m1 v₁ +  m2 v₂ = m1 v₁' +  m2 v₂'
0,04 . 100 + 0,96 . 0 = 0,04 . v₁' + 0,96 v₁'

4 = v₁'

v₁' = 4

Jawaban: E

Nomor 8

Sebuah mobil bermassa 800 kg melaju dengan kecepatan 90 km/jam menabrak gerobak bermassa 200 kg yang berhenti di tepi jalan. Setelah tabrakan, gerobak menempel pada mobil dan bergerak dengan laju...
A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 15 m/s
D. 20 m/s
E. 25 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m1 v₁ +  m2 v₂ = m1 v₁' +  m2 v₂'
800 . 25 + 200 . 0 = 800 . v₁' + 200 v₁'

20000 = 1000 v₁'

v₁' = 20 m/s

Jawaban: D

Nomor 9
Benda A dan B bermassa 5 kg bergerak berlawanan arah seperti pada gambar.

Jika setelah tumbukan kedua benda berbalik arah dengan kecepatan masing-masing 2 m/s dan 6 m/s, maka kecepatan benda A sebelum tumbukan adalah...
A. 5 m/s
B. 10 m/s
C. 12 m/s
D. 16 m/s
E. 20 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m_A v_A +  m_B v_B = m_A v_A' +  m_B v_B' 
v_A +  v_B = v_A' +  v_B'
v + (-6) = (-2) + 6

v - 6 = 4
v = 10 m/s
Jawaban: B

Nomor 10
Bola B menumbuk bola A yang diam seperti gambar.

Jika massa kedua benda sama dan setelah tumbukan A dan B menyatu, kecepatan bola A dan B adalah...
A. 2,0 m/s
B. 1,8 m/s
C. 1,5 m/s
D. 1,0 m/s
E. 0,5 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m_A v_A +  m_B v_B = m_A v_A' +  m_B v_B' 

v_A +  v_B = v_A' +  v_B'
0 + 2 = v_A' +  v_A'2 = 2v_A'v_A' = 1 m/s

Jawaban: D

Nomor 11
Dua benda A dan B bermassa sama masing-masing bergerak saling mendekat vA = 4 m/s dan vB = 5 m/s seperto gambar.

Jika kedua benda bertumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah...
A. 4,5 m/s ke kanan
B. 4,5 m/s ke kiri
C. 1,0 m/s ke kiri
D. 0,5 m/s ke kiri
E. 0,5 m/s ke kanan

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m_A v_A +  m_B v_B = m_A v_A' +  m_B v_B' 

v_A +  v_B = v_A' +  v_B'
4 + (-5) = v_A' +  v_A'-1 = 2v_A'v_A' = - 1/2 m/s (negatif menunjukkan arah kecepatan ke kiri)

Jawaban: D

Nomor 12
Benda A bermassa 120 gram bergerak ke kanan dengan kecepatan 20 m/s menumbuk bola B bermassa 80 gram yang diam.

Tumbukan yang terjadi tidak lenting sama sekali. Kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah...
A. 40 m/s
B. 20 m/s
C. 12 m/s
D. 11 m/s
E. 6 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m_A v_A +  m_B v_B = m_A v_A' +  m_B v_B' 

0,12 (20) + 0,08 . 0 = 0,12 v_A' +  0,08 v_A'= 0,2v_A' 
v_A' = 12 m/s 

Jawaban: C

Nomor 13
Dua buah bola A dan B memiliki massa sama bergerak saling mendekat masing-masing dengan kecepatan 4 m/s dan 6 m/s seperti pada gambar.

Keduanya kemudian bertumbukan dan kecepatan benda B setelah bertumbukan 4 m/s dengan arah berlawanan dengan gerak semula. Kecepatan bola A sesaat setelah tumbukan adalah...
A. 2 m/s
B. 2,5 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
E. 6 m/s

Pembahasan

Gunakan hukum kekekalan momentum

m_A v_A +  m_B v_B = m_A v_A' +  m_B v_B' 

v_A +  v_B = v_A' +  v_B'
4 + (-6) = v_A' + 4
- 2 = v_A' + 4
v_A' = - 6 m/s

Jawaban: E

Soal latihan impula san momentum 

Nomor 1
Sebuah bola bermassa 200 gram bergerak dengan laju 6 m/s menuju dinding dengan arah tegak lurus. Bola tersebut menumbuk dinding selama 0,2 s dan dipantulkan tegak lurus dinding dengan kecepatan 4 m/s. Besar gaya yang diberikan dinding pada bola adalah...
A. 2 N
B. 4 N
C. 6 N
D. 8 N
E. 10 N

Nomor 2
Dua buah benda masing-masing memiliki massa A kg dan B kg. Jika kedua benda mula-mula diam, kemudian mengalami gaya yang sama besar dan dalam selang waktu yang sama maka perbandingan energi kinetik benda A terhadap B tepat pada akhir waktu yang diberikannya gaya adalah...
A. 1
B. B/A
C. A/B
D. B
E. A

Nomor 3
Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menumbuk sebuah bola lain yang bermassa 2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan bola pertama diam maka kecepatan bola kedua adalah...
A. 6 m/s
B. 5 m/s
C. 4 m/s
D. 3 m/s
E. 2 m/s

Nomor 4
Benda A dan B bermassa sama masing-masing 2 kg saling bertumbukan. Kecepatan sebelum tumbukan adalah vA = 15 i + 30 j (m/s) dan vB = - 10 i + 5 j (m/s). Kecepatan benda A setelah bertumbukan adalah - 5i + 20 j (m/s). Persentase energi kinetik yang hilang setelah tumbukan adalah...
A. 10 %
B. 20 %
C. 60 %
D. 40 %
E. 80 %

.
Topik: #impuls #Materi ujian nasional fisika #momentum