Pembahasan Soal Latihan Momentum dan Impuls Part 1

 Pembahasan Soal Latihan Momentum dan Impuls Part 1

1) Sebuah benda bermassa 250gram bergerak dengan kecepatan v= -2m/s. Benda tersebut lalu mengalami gaya sepanjang gerakannya yang ditunjukkan pada grafik. Kecepatan partikel setelah mengalami gaya F selama 1 detik ialah …

Untuk mudah dalam menjawab soal kita harus mengambil data dari soal dan mengubah satuannya kedalam satuan international.

Diketahui:

- Massa = 250 gram = 0,25 kg

- v = -2m/s

-△t = 1 s

Penyelesaian:

Kita ketahui bahwa impuls adalah gaya dikali waktu. Pada grafik gaya dikali waktu adalah luas dari grafik hingga t=1

I  = alas x tinggi/2

   = 2 x 1 /2   

I  = 1  ..........(1)

Momentum juga setara dengan perubahan momentum

I = △P

   = P2 - P1

   = mV2 - mV1

   = 0,25 . V2 - 0,25 . (-2)

I  = 0.25V2 + 0.5 ..........(2)

Subsitusi persamaan (1) ke persamaan (2)

1 = 0,25 V2 + 0,5

0,5 = 0,25V2

V2 = 2 m/s

Jawaban = 2 m/s

2. Pada percobaan momentum di laboratorium fisika, untuk mengetahui hubungan antara perubahan momentum dengan gaya maka dilakukan percobaan dengan menggunakan massa (m) yang berbeda-beda dan kecepatan (v) yang berbeda sehingga didapatkan data seperti pada tabel di samping. Dari tabel tersebut, buatlah kesimpulan, benda mana yang menghasilkan gaya paling besar ketika benda menumbuk dinding dan setelah tumbukan benda langsung berhenti ...

Apabila lama benda menyentuh  dinding selama tumbukan adalah sama, maka gaya benda yang paling besar berada pada benda dengan momentum terbesar

Momentum = M.v

Dengan memasukkan rumus diatas diperoleh data berikut

A = 100 kgm/s

B = 75 kgm/s

C = 140 kgm/s

D = 80 kgm/s

Dari hasil tersebut maka jawabannya adalah benda C

3. Sebuah bola bermassa 0,50kg dan kelajuan 6m/s bertumbukan secara tegak lurus pada permukaan dinding. Bola terpantul ke arah yang berlawanan dengan kelajuan 4m/s. Besarnya impuls yang bekerja pada bola adalah ….

Diketahui:

m = 0,5 kg

v = 6 m/s

v' = - 4 m/s (Tanda minus karena benda bergerak kearah yang berlawanan)

Penyelesaian:

I = △P

   = P2 - P1

   = mv' - mv

   = 0,5(-4) - 0,5 . 6

   = -2 - 3

   = - 5 kgm/s

 

Maka jawabanya adalah - 5 kgm/s

4. Gambar berikut menunjukkan perkiraan grafik gaya yang bekerja F terhadap waktu t selama tumbukan sebuah bola bermassa 58gram dengan dinding. Jika kecepatan awal bola adalah 34m/s tegak lurus dengan dinding, bola dipantulkan kembali dengan kecepatan yang sama dan arahnya tegak urus dengan dinding namun berlawan arah dengan arah kecepatan pertama. Tentukanlah gaya max yang bekerja berdasarkan grafik dan informasi tersebut.

Diketahui:

m = 58 gram = 0,058 kg

v = 34 m/s

v' = - 34 m/s (Kecepatan sama, memiliki tanda minus karena arah berlawanan)

t = 6ms = 0,006 s

Penyelesaian: 

Impuls sama dengan gaya dikali dengan waktu

I = F.△t (Sama dengan luas grafik, yaitu trapesium)

   = Fmax.△t

I  = (0,002+0,006)Fmax/2 

   = 0,004 Fmax.....(1)

Impuls sama dengan perubahan momentum

I = △P

   = P2 - P1

   = 0.058(-34) - 0.058 . 34

   = - 3,944 .......(2)

Subsitusi persamaab (1) ke persamaan (2)

0,004 Fmax = - 3,944

Fmax =  - 986 N

Maka jawaban max dari grafik tersebut adalah 986 N. Minus di situ hanya sebagai penanda arah

5. Benda bermassa 4,0kg dengan kelajuan 20m/s menumbuk lempeng baja dengan kelajuan yang sama dengan arah seperti pada gambar di bawah. Besar perubahan momentum pada benda adalah ...

Diketahui:

m = 4 kg

Penyelesaian:

Pecahkan kecepetan pada dua sumbu yaitu sumbu x dan y. Tanda minus kekiri dan kebawah sedangkan positif untuk kanan dan atas.

Vx = vcos45 

Vy = -vsin45 (Minus karena kearah bawah)

V'x = vcos45

V'y = vsin45

Tinjau perubahan momentum di sumbu x

Ix = △P

   = P2 - P1

   = mV2 - mV1

   = 80 cos45 - 80cos45

   = 0 kgm/s

Iy = △P

   = P2 - P1

   = 4.20sin45 - 4.(-20sin45)

   = 160sin45

   = 80√2 kgm/s

Maka dengan rumus phytagoras kita peroleh inersia total yaitu

Itotal² = Ix² + Iy²

           = (80√2)² + 0²

Itotal = 80√2 kgm/s

Maka perubahan momentumnya adalah 80√2 kgm/s