Contoh soal momentum dan impuls

11 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…
Diskussion

2. Bola bermassa 10 gram frit fald dari ketinggian tertentu, menumbuk lantai dengan kecepatan 15 m/s lalu terpantul ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Tentukan impuls !
Diskussion
Det er kendt :
Kuglemasse (m) = 10 gram = 0,01 kg
Kecepatan awal bola (v_o) = -15 m/s
Kuglens endelige hastighed (v_t) = 10 m/s
Spurgte 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…
Diskussion
Det er kendt :
Kuglemasse (m) = 200 gram = 0,2 kg
Kecepatan awal bola (v_o) = 4 m/s
Kuglens endelige hastighed (v_t) = 12 m/s
Selang waktu kontak (t) = 2 milisekon = (2/1000) sekon = 0,002 sekon
Spurgte : Besar gaya (F)
Jawab :
Rumus impuls :
I = Ft
Rumus perubahan momentum :
mv_t – mv_o = m (v_t - v_o)
Rumus teorema impuls-momentum :
Besar gaya yang diberikan pemukul pada bola adalah 800 Newton.

4. Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v₁ = 4 ms^-1 til venstre. Efter at have ramt væggen hopper bolden med en hastighed på v₂ = 2 ms^-1 til højre. Størrelsen af ​​den producerede impuls er….

A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns

Diskussion
Det er kendt, at:
Kuglemasse (m) = 20 gram = 0,020 kg
Boldens hastighed før kollisionen (v)_o) = -4 m/s (til venstre)
Boldens hastighed efter kollisionen (v)_t) = +2 m/s (til højre)
v_o diberi tanda negatif untuk membedakan arahnya dengan vt.
Ditanya : Impuls
Svar:
Impuls (I) = ændring i momentum (Δp) = mv_t – mv_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 sekunder.
Det rigtige svar er B.

5. 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 ms^-1

B. 10 ms^-1

C. 5 ms^-1

D. 4 ms^-1

Ø. 2 ms^-1

Diskussion

Det er kendt, at:

Kuglens masse A (m_A) = 2 kg

Kuglens masse 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.

Spurgte: Kecepatan bola A sebelum tumbukan (v_A)

Svar:

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

Det rigtige svar er B.

6. 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 ms^-1

B. 4 ms^-1

C. 8 ms^-1

D. 10 ms^-1

Ø. 12 ms^-1

Diskussion

Det er kendt, at:

Masse af objekt A (m_A) = 5 kg

Masse af objekt 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.

Spurgte: Kecepatan benda A setelah tumbukan (v_A')

Svar:

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

Det rigtige svar er D.

7. Bola pingpong bermassa 5 gram frit fald dari ketinggian tertentu (g = 10 ms^-2). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 ms^-1 og umiddelbart efter at have ramt gulvet hopper bolden opad med en hastighed på 4 ms^-1Stor impuls yang bekerja pada bola adalah…

A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
Ø. 0,01 Ns

Diskussion
Det er kendt :
Kuglemasse (m) = 5 gram = 0,005 kg
Boldens hastighed lige før den rammer gulvet (v)_o) = -6 m/s
Boldens hastighed umiddelbart efter at den rammer gulvet (v)_t) = 4 m/s
Positive og negative hastigheder betyder, at boldens hastighedsretning eller boldens bevægelsesretning før kollisionen er modsat boldens bevægelsesretning efter kollisionen.
Spurgte Impuls (I)
Jawab :

Impuls-momentum-sætning fastslår, at impuls (Jeg) det samme som ændring i momentum (Δp).
I = Δp = mv_t – mv_o = m (v_t - v_o)
I = (0,005)(4 – (-6)) = (0,005)(4 + 6) = (0,005)(10) = 0,05 Newtonsekund
Det rigtige svar er D.

8. Bola bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian h₁ = 7,2 m over gulvet og hopper til en højde af h₂ = 3,2 m. Jika percepatan gravitasi bumi = 10 ms^-2, impulsen der virker på bolden er...
A. 2,0 Ns
B. 3,0 Ns
C. 10 Ns
D. 40 Ns
Ø. 80 Ns
Diskussion
Det er kendt :
Kuglens masse (m) = 0,5 kg
Højden på den fritfaldende kugle (h)₁) = 7,2 meter
Højden på den hoppende bold (h)₂) = 3,2 meter
Jordens tyngdeacceleration (g) = 10 m/s²
Spurgte Impuls, der virker på bolden
Jawab :
Boldens hastighed lige før stødet (v)_o)
Beregn boldens hastighed lige før nedslaget ved hjælp af formlen for frit fald. Givet højden (h) = 7,2 meter, tyngdeaccelerationen (g) = 10 m/s² og spurgte efter sluthastigheden lige før den ramte gulvet, brug derfor formlen v² = 2 gh
v_o² = 2(10)(7,2) = 144
v_o = 2(10)(7,2) = 12 m/s
Boldens hastighed før stødet (v)_o) er -12 m/s. Det negative fortegnet angiver kun retning.
Boldens hastighed umiddelbart efter kollisionen (v)_t)
Beregn kuglens hastighed umiddelbart efter stødet ved hjælp af formlen for opadgående lodret bevægelse. Givet højden (h) = 3,2 meter, tyngdeaccelerationen (g) = -10 m/s², sluthastighed ved maksimal højde (v_t²) = 0, og starthastigheden spørges umiddelbart efter at have ramt gulvet, brug derfor formlen v_t² = v_o² + 2 gh
v_t² = v_o² + 2 gh
0 = v_o² + 2 (-10)(3,2)
v_o² = 64
v_o = √64 = 8 m/s
Boldens hastighed efter kollisionen (v)_t) er 8 m/s
Impuls, der virker på bolden (I)
Impuls beregnes ved hjælp af impuls-momentum-sætningens formel.
Impuls (I) = ændring i momentum (Δp)
I = m (v_t - v_o) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newtonsekunder
Det rigtige svar er C.

9. Sebuah bola bermassa 100 gram dilempar mendatar dengan kelajuan 5 m/s. Kemudian bola dipukul searah dengan arah mula-mula. Bila lamanya bola bersentuhan dengan pemukul 2 ms dan kecepatan bola setelah meninggalkan pemukul 10 m/s, besar gaya yang diberikan oleh pemukul adalah …
A. 200 N
B. 250 N
C. 300 N
D. 350 N
Ø. 400 N
Diskussion:

Det er kendt :
m = 100 gram = 0,1 kg
v_o = +5 m/s
t = 2 milisekon = 2 x 10^-3 anden
v_t = +10 m/s
Spurgte :
Gaya yang dikerjakan pemukul pada bola (F) ?
Jawab :
Rumus impuls :
I = Ft
Rumus perubahan momentum :
Impuls-momentum-sætning :
Impuls = perubahan momentum

Det rigtige svar er B.

10. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilempar horizontal ke kanan dengan kelajuan 20 m/s. Setelah dipukul, bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 30 m/s. Impuls yang diberikan oleh kayu pemukul pada bola adalah….
A. 4 N s
B. –4 N s
C. 5 N s
D. –5 N s
E. 10 N s
Diskussion:
Det er kendt :
m = 0,1 kg, v_o = +20 m/s, v_t = -30 m/s
Spurgte :
Impuls (I) ?
Jawab :
Impuls = perubahan momentum
I = m (v_t - v_o) = (0,1)(-30 – 20) = (0,1)(-50) = -5 N s
Det rigtige svar er D.

11. Bola kasti 0,5 kg mula-mula bergerak ke kiri dengan kelajuan 2 m/s. Kemudian bola tersebut dipukul dengan gaya F berlawanan dengan gerak bola, sehingga kelajuan bola berubah menjadi 5 m/s. Bila bola bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 sekon, maka perubahan momentumnya adalah …
A. 8,0 kg m/s
B. 6,5 kg m/s
C. 5,5 kg m/s
D. 3,5 kg m/s
E. 2,5 kg m/s
Diskussion:
Det er kendt :
m = 0,5 kg, v_o = -2 m/s, v_t = 5 m/s, t = 0,01 sekon
Spurgte :
Perubahan momentum ?
Jawab :
Perubahan momentum = m (v_t - v_o) = (0,5)(5 – (-2)) = (0,5)(7) = 3,5 kg m/s = 3,5 N s
Det rigtige svar er D.