Soal Fisika SMA Kelas 11 Tentang Momentum, Impuls, dan Tumbukan Disertai pembahasannya

Berikut ini Soal Fisika Tentang Momentum, Impuls, dan Tumbukan Disertai dengan pembahasannya:

1. Sebuah mobil dengan massa 340 kg sedang bergerak dengan kecepatan 36 km/jam, kemudian dipercepat dengan gaya konstan sehingga dalam waktu 10 sekon kecepatanya menjadi 90 km/jam.

Tentukan:

a. momentum mobil sebelum dipercepat

b. impuls gaya selama 10 sekon tersebut

Pembahasan

Diketahui:

m = 340 kg

v_o = 36 km/jam = 10 m/s

v_t = 90 km/jam = 25 m/s

t = 10 sekon

Ditanya:

a. momentum mobil sebelum dipercepat = p_o = ...?

b. impuls= I = ...?

Jawab:

a. p_o = m . v_o

p_o = 340 x 10

= 3400 kg m/s

b. I = m(v_t – v_o)

I = 340(25 - 10)

I = 340(15)

I = 5100 kg m/s

2. Sebuah bola bermassa 100 gram dipukul hingga melesat dengan kelajuan 40 m/s. Jika selang waktu kontak antara pemukul dan bola 0,2 sekon, berapakah gaya rata-rata yang dikerjakan pemukul?

Pembahasan:

Diketahui:

m = 100 gram = 0,1 kg

v_o = 0

v_t = 40 m/s

∆t = 0,2 s

Ditanya: F = ... ?

Jawab:

F.∆t = m(v_t – v_o)

F (0,2) = 0,1 (40 – 0)

0,2F = 4

F = 4 / 0,2

F = 20 N

Jadi gaya rata-rata yang dikerjakan oleh pemukul adalah 20 N

3. Sebuah peluru dengan massa 20 g dan kecepatan 800 m/s mengenai dan menembus sebuah balok dengan massa 100 kg yang diam di bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah menembus balok 200 m/s, maka hitunglah kecepatan

balok setelah tertembus peluru!

Pembahasan:

4. Sebuah peluru bermassa 10 gram ditembakkan dari senapan bermassa 2,2 kg

dengan kelajuan 180 m/s. Hitunglah kecepatan mundur sesaat menembak!

Pembahasan:

Diketahui:

Massa peluru = m_p = 10 g = 0,01 kg

Massa senapan= m_s = 2,2 kg

v_p' = 120 m/s

v_p = 0

Ditanya: vs' = ... . ?

Jawab:

m_pv_p + m_sv_s = m_pv_p' + m_sv_s'

0 + 0 = (0,01 x 180) + (2,2 x v_s' )

-2,2 v_s' = 1,8

v_s' = -0,82 m/s

(tanda negatif menunjukkan bahwa arah gerak senapan berlawanan

dengan arah gerak peluru)

5. Dua buah benda A dan B massanya masing-masing 6 kg dan 2 kg bergerak berlawanan arah pada bidang datar licin dengan kelajuan sama 4 m/s. Jika terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali, berapakah kecepatan kedua benda sesaat setelah tumbukan?

Penyelesaian:

Diketahui:

m_A= 6 kg

v_A = 4 m/s

m_B = 2 kg

v_B = -4 m/s (arahnya berlawanan)

Ditanya: v' = ... ?

Jawab:

m_Av_A + m_Bv_B = (m_A + m_B)v'

(6 x 4) + (2 x (-4)) = (6 + 2)v'

24 – 8 = 8 v’

16 = 8 v’

v' = 2 m/s

(kedua benda bergerak searah dengan gerak benda A)

6. Sebuah bola bermassa 8 kg bergerak dengan kecepatan 12 m/s menumbuk lenting sempurna bola lain bermassa 4 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Hitunglah kecepatan bola setelah tumbukan jika kedua benda bergerak searah!

Diketahui :

m₁ = 8 kg

m₂ = 4 kg

v₁ = 12 m/s

v₂ = 8 m/s

Ditanyakan : v₁' dan v₂’ = .... ?

Jawab :

v₂’ – v₁' = -(v2 – v1)

v₂’ – v₁' = -(8 – 12)

v₂’ – v₁' = 4

v₂’ = v₁' + 4 ....................persamaan 1

pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan

momentum.

m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂’

8· 12 + 4 · 8 = 8 · v₁' + 4 · v₂’

96 + 32 = 8 v₁' + 4 v₂’

128 = 8 v₁' + 4 v₂’ .......................persamaan 2

Substitusikan persamaan 1 ke dalam persamaan 2

128 = 8 v₁' + 4(v₁' + 4)

128 = 8 v₁' + 4 v₁' + 16

112 = 12 v₁'

v₁' = 9,3 m/s

Untuk menemukan v₂’ subtitusikan hasil tersebut ke persamaan 1

v₂’ = v₁' + 4

v₂’ = 9,3 + 4

v₂’ = 13,3 m/s

Jadi, kecepatan bola pertama dan kedua setelah tumbukan adalah 9,3 m/s dan 13,3 m/s.

7. Sebuah bola dilepaskan dari ketinggian 8 m. Setelah menumbuk lantai, bola memantul dan mencapai ketinggian 2 m. Hitunglah koefisien restitusi pantulan dan ketinggian setelah pantulan kedua!

Pembahasan:

8. Sebuah bola bergerak dengan kecepatan 26 m/s menumbuk balok yang diam di atas lantai. Setelah tumbukan, balok terpental dengan kecepatan 14 m/s searah dengan kecepatan benda semula. Berapakah kecepatan bola setelah tumbukan, jika besar koefisien restitusi e = 0,5?

Pembahasan:

9. Bola A dan bola B bergerak di atas bidang datar segaris kerja. Bola A dengan massa 2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 3 m/s dan bola B dengan massa 1 kg bergerak ke kiri dengan kecepatan 5 m/s. Kedua bola bertumbukan sentral. Hitunglah kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan jika tumbukan kedua bola:

a. tidak lenting sama sekali

b. lenting sebagian dengan e = 0,5

c. lenting sempurna

Pembahasan: