Contoh soal momentum dan impuls

1. Bola bermassa 0,2 kg dilempar mendatar dengan kelajuan 10 m/s membentur dinding tembok lalu bola dipantulkan kembali dengan kelajuan yang sama. Perubahan momentum bola adalah…
Pembahasan

2. Bola bermassa 10 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu, menumbuk lantai dengan kecepatan 15 m/s lalu terpantul ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan impuls !
Pembahasan
Diketahui :
Massa bola (m) = 10 gram = 0,01 kg
Kecepatan awal bola (v_o) = -15 m/s
Kecepatan akhir bola (v_t) = 10 m/s
Ditanya : Impuls (I)
Jawab :
Rumus teorema impuls-momentum :
Besar impuls adalah :
I = 0,01 (10 – (-15)) = 0,01 (10 + 15)
I = 0,01 (25)
I = 0,25 kg m/s

3. Bola bermassa 200 gram dilempar horisontal dengan kecepatan 4 m/s, lalu bola dipukul searah dengan arah bola mula-mula. Lamanya bola bersentuhan dengan pemukul adalah 2 milisekon dan kecepatan bola setelah meninggalkan pemukul adalah 12 m/s. Besar gaya yang diberikan oleh pemukul pada bola adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Massa bola (m) = 200 gram = 0,2 kg
Kecepatan awal bola (v_o) = 4 m/s
Kecepatan akhir bola (v_t) = 12 m/s
Selang waktu kontak (t) = 2 milisekon = (2/1000) sekon = 0,002 sekon
Ditanya : Besar gaya (F)
Jawab :
Rumus impuls :
I = F t
Rumus perubahan momentum :
m v_t – m v_o = m (v_t – v_o)
Rumus teorema impuls-momentum :
Besar gaya yang diberikan pemukul pada bola adalah 800 Newton.

4. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.12

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 vt.
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.

5. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.11

Gambar berikut menunjukkan dua bola A (massa = 2 kg) dan bola B (massa = 5 kg) sebelum dan setelah tumbukan. Jika tumbukan yang terjadi lenting sempurna maka kecepatan bola A sebelum tumbukan adalah….

A. 12 m.s^-1

B. 10 m.s^-1

C. 5 m.s^-1

D. 4 m.s^-1

E. 2 m.s^-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola A (m_A) = 2 kg

Massa bola B (m_B) = 5 kg

Kecepatan bola B sebelum tumbukan (v_B) = 2 m/s

Kecepatan bola A setelah tumbukan (v_A‘) = 5 m/s

Kecepatan bola B setelah tumbukan (v_B‘) = 4 m/s

Kedua bola sebelum dan setelah bertumbukan bergerak ke kanan sehingga kecepatan diberi tanda positif.

Ditanya : Kecepatan bola A sebelum tumbukan (v_A)

Jawab :

Hitung kecepatan bola A sebelum tumbukan (v_A) menggunakan rumus hukum kekekalan momentum :

m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A‘ + m_B v_B‘

2(v_A) + (5)(2) = (2)(5) + (5)(4)

2(v_A) + 10 = 10 + 20

2(v_A) + 10 = 30

2(v_A) = 30 – 10

2(v_A) = 20

v_A = 20/2

v_A = 10 m/s

Jawaban yang benar adalah B.

6. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.11

Benda A dan B bergerak seperti gambar. Jika kemudian terjadi tumbukan lenting sempurna dan kecepatan benda B setelah tumbukan menjadi 15 m.s^-1, maka kecepatan benda A setelah tumbukan adalah…

A. 2 m.s^-1

B. 4 m.s^-1

C. 8 m.s^-1

D. 10 m.s^-1

E. 12 m.s^-1

Pembahasan

Diketahui :

Massa benda A (m_A) = 5 kg

Massa benda B (m_B) = 2 kg

Kecepatan benda A sebelum tumbukan (v_A) = 12 m/s

Kecepatan benda B sebelum tumbukan (v_B) = 10 m/s

Kecepatan benda B setelah tumbukan (v_B‘) = 15 m/s

Kedua benda sebelum dan setelah bertumbukan bergerak ke kanan sehingga kecepatan diberi tanda positif.

Ditanya : Kecepatan benda A setelah tumbukan (v_A‘)

Jawab :

Hitung kecepatan bola A sebelum tumbukan (v_A) menggunakan rumus hukum kekekalan momentum :

m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A‘ + m_B v_B‘

(5)(12) + (2)(10) = (5)v_A‘ + (2)(15)

60 + 20 = (5)v_A‘ + 30

80 = (5)v_A‘ + 30

80 – 30 = (5)v_A‘

50 = (5)v_A‘

v_A‘ = 50/5

v_A‘ = 10 m/s

Jawaban yang benar adalah D.