4 Contoh Soalan Impuls
1. Sebiji bola berjisim 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian h1 = 7,2 m di atas lantai dan melantun ke ketinggian h2 = 3,2 m. Jika pecutan graviti ialah 10 ms -2 , impuls yang bertindak ke atas bola ialah...
A. 2,0 Ns
B. 3,0 Ns
C. 10 Ns
D. 40 Ns
E. 80 Ns
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa :
Jisim bola (m) = 0,5 kg
Tinggi bola jatuh bebas (t 1 ) = 7,2 meter
Tinggi bola yang melantun (t 2 ) = 3,2 meter
Pecutan graviti Bumi (g) = 10 m/s 2
Ditanya : Impuls yang bertindak pada bola
Jawapan :
Kelajuan bola sejurus sebelum hentaman (v)o)
Kirakan laju bola sejurus sebelum hentaman menggunakan formula jatuh bebas. Memandangkan ketinggian (h) = 7,2 meter, pecutan graviti (g) = 10 m/s² dan laju akhir sejurus sebelum hentaman ke lantai, gunakan formula v2 = 2 gh2
v o 2 = 2(10)(7,2) = 144
v o = 2(10)(7,2) = 12 m/s
Halaju bola sebelum hentaman (v₂o ) ialah -12 m/s. Tanda negatif hanya menunjukkan arah.
Kelajuan bola sejurus selepas perlanggaran (v)t)
Kirakan kelajuan bola sejurus selepas perlanggaran menggunakan formula untuk gerakan menegak ke atas. Memandangkan ketinggian (h) = 3,2 meter, pecutan graviti (g) = -10 m/s² , kelajuan akhir pada ketinggian maksimum (vt² ) = 0 dan kelajuan awal sejurus selepas melanggar lantai diminta, oleh itu gunakan formula vt² = vo² + 2gh²
vt 2 = v o 2 + 2 gh
0 = v₂o₃ + 2 (-10)(3,2)
v o 2 = 64
v o = √64 = 8 m/s
Laju bola selepas perlanggaran (vt ) ialah 8 m/s
Impuls yang bertindak pada bola (I)
Impuls dikira menggunakan formula teorem impuls-momentum.
Impuls (I) = perubahan momentum (Δp)
I = m (vt – v₂o ) = (0,5)(8-(-12)) = (0,5)(8 + 12) = 0,5(20) = 10 Newton saat
Jawapan yang betul ialah C.
2. Sebiji bola ping pong berjisim 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 ms -2 ). Apabila ia menyentuh lantai, kelajuan bola ialah 6 ms -1 dan sejurus selepas menyentuh lantai, bola itu melantun ke atas dengan kelajuan 4 ms -1 . Magnitud impuls yang bertindak pada bola itu ialah...
A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
E. 0,01 Ns
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa :
Jisim bola (m) = 5 gram = 0,005 kg
Laju bola sejurus sebelum mencecah lantai (v₂o ) = -6 m/s
Laju bola sejurus selepas mencecah lantai (vt ) = 4 m/s
Kelajuan positif dan negatif bermaksud arah kelajuan bola atau arah pergerakan bola sebelum perlanggaran adalah bertentangan dengan arah pergerakan bola selepas perlanggaran.
Ditanya : Impuls (I)
Jawapan :
Teorem impuls-momentum menyatakan bahawa impuls (I) adalah sama dengan perubahan 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 Newton saat
Jawapan yang betul ialah D.
3. Sebiji bola 20 gram dilontar dengan halaju v 1 = 4 ms -1 ke kiri. Selepas melanggar dinding, bola itu melantun dengan halaju v 2 = 2 ms -1 ke kanan. Impuls yang terhasil ialah….
A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns
Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Jisim bola (m) = 20 gram = 0,020 kg
Laju bola sebelum perlanggaran (v o ) = -4 m/s (ke kiri)
Laju bola selepas perlanggaran (vt ) = +2 m/s (ke kanan)
v o diberi tanda negatif untuk membezakan arahnya daripada v t.
Ditanya: Impuls
Jawapan:
Impuls (I) = perubahan momentum (Δp) = mvt – mv₂o
Impuls (I) = m (vt – v₂o ) = 0,02 (2 – (-4))
Impuls (I) = 0,02 (2 + 4) = 0,02 (6)
Impuls (I) = 0,12 Newton saat.
Jawapan yang betul ialah B.
4. Sebiji bola tenis 100 gram dijatuhkan ke lantai dari ketinggian 20 cm tanpa halaju awal. Selepas mencecah lantai, bola itu melantun dengan halaju 1 ms -1 dan (g = 10 ms -2 ). Perubahan momentum yang dialami oleh bola itu ialah...
A. 0,1 Ns
B. 0,3 Ns
C. 0,5 Ns
D. 0,8 Ns
E. 0,9 Ns
Perbincangan
Dikenali :
Jisim bola (m) = 100 gram = 0,1 kg
Tinggi (t) = 20 cm = 0,2 meter
Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s2
Kelajuan bola sejurus selepas mencecah lantai (v)t) = 1 m/s
Ditanya : perubahan momentum bola
Jawab :
Kelajuan bola sebelum hentaman (v)o)
Kirakan laju bola sebelum hentaman menggunakan formula jatuh bebas. Memandangkan ketinggian jatuh bebas bola (h) = 0,2 meter, pecutan graviti (g) = 10 m/s2 dan meminta kelajuan bola apabila ia menyentuh lantai, oleh itu formula digunakan v2 = 2 gh
v2 = 2 (10)(0,2) = 4
v= √4 = -2 m/s
Ia diberikan tanda negatif kerana arah pergerakan bola sebelum berlanggar dengan lantai adalah bertentangan dengan arah pergerakan bola selepas berlanggar dengan lantai.
Perubahan momentum bola (Δp)
Δp = mvt – mvo = m (v)t - vo)
Δp = (0,1)(1 – (-2)) = (0,1)(1 + 2) = (0,1)(3) = 0,3 Newton saat
Jawapan yang betul ialah B.
Sumber soalan:
Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional
