Contoh soal Impuls

4 Contoh soal Impuls

1. Bola bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian h₁ = 7,2 m di atas lantai dan terpantul mencapai ketinggian h₂ = 3,2 m. Jika percepatan gravitasi bumi = 10 ms^-2, impuls yang bekerja pada bola adalah…

A. 2,0 Ns

B. 3,0 Ns

C. 10 Ns

D. 40 Ns

E. 80 Ns

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola (m) = 0,5 kg

Ketinggian bola jatuh bebas (h₁) = 7,2 meter

Ketinggian bola memantul (h₂) = 3,2 meter

Percepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s²

Ditanya : Impuls yang bekerja pada bola

Jawab :

Kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan (v_o)

Hitung kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui ketinggian (h) = 7,2 meter, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² dan ditanyakan kecepatan akhir sesaat sebelum menumbuk lantai karenanya gunakan rumus v² = 2 g h

v_o² = 2(10)(7,2) = 144

v_o = 2(10)(7,2) = 12 m/s

Kecepatan bola sebelum tumbukan (v_o) adalah -12 m/s. Tanda negatif hanya menjelaskan arah.

Kecepatan bola sesaat setelah tumbukan (v_t)

Hitung kecepatan bola sesaat setelah tumbukan menggunakan rumus gerak vertikal ke atas. Diketahui ketinggian (h) = 3,2 meter, percepatan gravitasi (g) = -10 m/s², kecepatan akhir pada ketinggian maksimum (v_t²) = 0 dan ditanyakan kecepatan awal sesaat setelah menumbuk lantai karenanya gunakan rumus v_t² = v_o² + 2 g h

v_t² = v_o² + 2 g h

0 = v_o² + 2 (-10)(3,2)

v_o² = 64

v_o = √64 = 8 m/s

Kecepatan bola setelah tumbukan (v_t) adalah 8 m/s

Impuls yang bekerja pada bola (I)

Impuls dihitung menggunakan rumus teorema impuls-momentum.

Impuls (I) = perubahan momentum (Δp)

I = m (v_t – v_o) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newton sekon

Jawaban yang benar adalah C.

2. Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 ms^-2). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 ms^-1 dan sesaat setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 ms^-1. 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

Diketahui :

Massa bola (m) = 5 gram = 0,005 kg

Kecepatan bola sesaat sebelum menumbuk lantai (v_o) = -6 m/s

Kecepatan bola sesaat setelah menumbuk lantai (v_t) = 4 m/s

Kecepatan bertanda positif dan negatif artinya arah kecepatan bola atau arah gerakan bola sebelum tumbukan berlawanan dengan arah gerakan bola setelah tumbukan.

Ditanya : Impuls (I)

Jawab :

Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls (I) sama dengan perubahan momentum (Δp).

I = Δp = m v_t – m v_o = m (v_t – v_o)

I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newton sekon

Jawaban yang benar adalah D.

3. Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v₁ = 4 m.s^-1 ke kiri. Setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v₂ = 2 m.s^-1 ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah….

A. 0,24 N.s

B. 0,12 N.s

C. 0,08 N.s

D. 0,06 N.s

E. 0,04 N.s

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola (m) = 20 gram = 0,020 kg

Kecepatan bola sebelum bertumbukan (v_o) = -4 m/s (ke kiri)

Kecepatan bola setelah bertumbukan (v_t) = +2 m/s (ke kanan)

v_o diberi tanda negatif untuk membedakan arahnya dengan v_t.

Ditanya : Impuls

Jawab :

Impuls (I) = perubahan momentum (Δp) = m v_t – m v_o

Impuls (I) = m (v_t – v_o) = 0,02 (2 – (-4))

Impuls (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)

Impuls (I) = 0,12 Newton sekon.

Jawaban yang benar adalah B.

4. Bola tenis massanya 100 gram dijatuhkan ke lantai dari ketinggian 20 cm tanpa kecepatan awal. Setelah mengenai lantai bola memantul dengan kecepatan 1 ms^-1 dan (g = 10 ms^-2). Perubahan momentum yang dialami bola tersebut adalah…

A. 0,1 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,9 Ns

Pembahasan
Diketahui :
Massa bola (m) = 100 gram = 0,1 kg
Ketinggian (h) = 20 cm = 0,2 meter
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s²
Kecepatan bola sesaat setelah menumbuk lantai (v_t) = 1 m/s
Ditanya : perubahan momentum bola
Jawab :
Kecepatan bola sebelum tumbukan (v_o)
Hitung kecepatan bola sebelum tumbukan menggunakan rumus gerak jatuh bebas. Diketahui ketinggian bola jatuh bebas (h) = 0,2 meter, percepatan gravitasi (g) = 10 m/s² dan ditanya kecepatan bola pada saat menumbuk lantai karenanya digunakan rumus v² = 2 g h
v² = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Diberi tanda negatif karena arah gerakan bola sebelum bertumbukan dengan lantai berlawanan dengan arah gerakan bola setelah bertumbukan dengan lantai.
Perubahan momentum bola (Δp)
Δp = m v_t – m v_o = m (v_t – v_o)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 Newton sekon
Jawaban yang benar adalah B.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA