Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Impuls dan Momentum
Tuesday 7 February 2017
gammafisblog.blogspot.com - kali ini saya akan coba membahas mengenai "Impuls dan Momentum". Pada artikel kali kita akan belajar mengenai konsep fisis mengenai Impuls dan Momentum, serta memahami besaran besaran fisis yang terkait dalam memecahkan Impuls dan Momentum.
Kumpulan soal dan pembahasan Ujian Nasiolan (UN) Fisika SMA Part 1 - Impuls dan Momentum
Apa itu impuls dan apa itu momentum?
Bagi sahabat SMA tentu saja sudah mengenal kedua istilah diatas. Saat kita belajar momentum erat kaitanya dengan tumbukan antara dua atau lebih benda. Secara sederhana momentum adalah hasil perkalian atara besarnya massa suatu benda dan vektor kecepatan pergerakan benda tersebut di dalah sistem yang terisolasi. sedangkan impuls adalah perubahan momentum. Momentum disimbolkan dengan huruf "p". Momentum merupakan besaran vektor artinya bahawa arah pergerakan benda mempengaruhi arah momentum dalam sistem terisolasi. Momentum juga erat kaitanya dengan Hukum II Newton, dimana bunyi hukum newton untuk sistem dengan massa dan kecepatan yang tidak konstan adalah "Besaranya gaya total yang berkerja pada suatu benda itu berbanding lurus dengan laju perubahan momentum terhadap waktu.
Momentum Linear.
Banda pastinya memiliki massa dan menempati ruang, ketika benda tersebut bergerak denga kecapatan V maka akan timbul momentum dimana besarnya momentum berbanding lurus dengan besarnya masa dan kecepatan.
Persamaan Momentum Linear:
p = M*v
Keterangan:
p adalah momentum linear (Kg m/s)
M adalah massa benda (Kg)
v adalah kecapatan benda (m/s)
Hukum Kekekalan Momentum.
Menyatakan " Jika dua benda atau lebih berinteraksi dalam sistem terisolasi maka momentum total sistem adalah sama". Artinya bahawa jumlah momentum awal sama dengan jumlah momentum akhir.
Persamaan Hukum Kekekalan Momentum:
Sigma pi = Sigma pf
p1i + p2i = p1f + p2f
Keterangan:
Sigma pi adalah Jumlah momentum awal (i, inersia) (Kg m/s)
Sigma pf adalah Jumlah momentum akhir (f, final) (Kg m/s)
Impuls.
Teorema Impuls-Momentum. Impuls dari gaya yang berkerja pada suatu benda sama dengan perumahan momentu yang dihasilkan. Jadi besarnya impuls persatuan waktu sebanding dengan total gaya yang berkerja pada benda.
Teorema Impuls-Momentum:
I = dp = F.net * dt
Keterangan:
I adalah impuls (Ns)
dp adalah perubahan Momentum (Kg m/s)
F.net adalah Gaya netto atau gaya total yang berkerja (N)
dt adalah selang waktu (s)
Tumbukan
"Konsep Hukum kekekalan momentum sangat penting dalam menjaskan dan menyelesaikan permasalaha dalam sistem yang terisolasi seperti pada tumbukan". dalam tumbukan ada 3 kemungkinan yang terjadi sebelum dan setelah terjadinya tumbukan, yaitu tumbukan lenting sempurna, lenting sebagian dan tidak lenting sama sekali.
Persamaan Hukum Kekekalan Momentum:
Sigma pi = Sigma pf
p1i + p2i = p1f + p2f
Untuk Tumbukan Lenting semprna (e = 1)
Untuk Tumbukan Lenting sebagian (0 < e < 1)
Untuk Tumbukan Tidal Lenting (e = 0)
Dari Gambar diatas dapat dilihat bahwa untuk kasus tumbukan 2 buah benda, maka kecepatan setelah tumbukan diperoleh
vf = C*(e+1) - e*vi
dimana C adalah Jumlah momentum awal dibagi dengan massa total dan e adalah koefesien restitusi(kaakteristik tumbukan).
C = [ Sigma pi ] / [ sigma M ]
Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar diatas.
Contoh Soal:
1. Benda bermassa 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Untuk menghentikan laju benda tersebut, gaya penehan F berkerja selama 0.2 s. Besar gaya F adalah:...
A. 0.5 N
B. 1.0 N
C. 2.5 N
D. 10 N
E. 25 N
Jawaban : C
Solusi:
Diketahui:
M = 100 gram
v = 5 m/s
dt = 0.2 s
Ditanya: F = ...?
Jawab:
Gunakan Teorema Impuls-momentum
I = dp
F*dt = m * dv = m * [Vf - Vi]
F = ( m * [Vf - Vi] ) / dt ; Kecepatan akhir Vf = 0, maka
F = (0.1 Kg [0 - 5 m/s ]) / 0.2
F = -0.5/0.2
F = -2.5 N
Jadi, besarnya gaya penahan agar benda berhenti adalah 2.5 N
2. Sebuah bola tenis massa 100 gram dilempar ke tembok dengan keljuan 3 m/s. Setelah menumbuk tembok, bola tersebut memantul seperti tampak pada gambar. Jika kecepatan bola setelah tumbukan adalah 2 m/s, bola menerima impuls dari tembik sebesar ...?
A. -0.5 Ns
B. -0.8 Ns
C. 0.5 Ns
D. 0.6 Ns
E. 0.8 Ns
Jawaban : C
Solusi:
Diketahui:
M = 100 gram
Vi = 3 m/s
Vf = -2 m/s ( ingat momentum menggunakan vektor kecepatan artinya arah mempengaruhi perhitungan, negatif bearti bola berbalik kekiri)
Ditanya: Besarnya Impuls yang di terima bola=...?
Jawab:
Gunakan Teorema Impuls-momentum
I = dp
I = m * dv = m * [Vf - Vi]
I = 0.1 Kg [-2 m/s -3m/s]
I = -0.5 Ns
Jadi, besarnya impuls yang diterima bola adalah 0.5 Ns (tanda negativ berarti vektor impuls)
3. Bola A bergerak kekanan, kemudian bertumbukkan dengan bola B yang bergerak ke kiri dengan kecepatan 2 m/s. kecepatan kedua bola stelah tumbukkan sebesar 3 m/s ke kanan. Jika massa bola A 25 grm dan massa bola B 30 gram, kecepatan bola A sebelum tumbukkan adalah:...m/s
A. 3 m/s
B. 5 m/s
C. 6 m/s
D. 9 m/s
E. 18 m/s
Jawaban :
Solusi:
Diketahui:
Vbi = - 2 m/s (bergerak kekiri)
Vaf = Vaf = Vf = 3 m/s
Ma = 25 gram
Mb = 30 gram
Ditanya: Vai = ...?
Jawab:
Gunakan Hukum Kekekalan Momentum:
Sigma pi = Sigma pf
p1i + p2i = p1f + p2f
Ma*Vai + Mb*Vbi = Ma*Vaf + Mb*Vbf = (Ma + Mb)*Vbf
25*Vai + 30(-2) = (25 + 30)*3
25*Vai = 165 + 60 = 225
Vai = 225 / 25 = 9 m/s
Jadi, kecepatan bola A sebelum tumbukkan adalah 9 m/s ke kanan
4. Dua buah benda massanya masing-masing 10 Kg dan 6 Kg bergerak dalam bidang datar licin dengan kecapatan 4 m/s dan 8 m/s dalam arah yang berlawanan. Jika terjadi tumbukkan lenting sempurna, maka kecepatan masing masing benda setelah tumbukkan adalah ...?
A. 5 m/s dan 7 m/s searah gerak semula
B. 5 m/s dan 7 m/s berlawanan arah gerak semula
C. 6 m/s dan 10 m/s searah gerak semula
D. 6 m/s dan 10 m/s berlawanan gerak semula
E. 10 m/s dan 4 m/s berlawana arah gerak semula
Jawaban :
Solusi:
Diketahui:
M1 = 10 Kg
M2 = 6 Kg
V1i = 4 m/s ( kekanan)
V2i = -8 m/s ( kekiri)
Ditanay: Kecepatan setelah tumbukkan :...?
Jawab:
Gunakan persamaan kecepatan setelah tumbukkan seperti yang telah dijelaskan diatas:
vf = C*(e+1) - e*vi, danana , C = [ Sigma pi ] / [ sigma M ]
Mencari konstanata C
C = [ Sigma pi ] / [ sigma M ]
C = [M1*V1i + M2*V2i] / [M1+M2] = [40 - 48] / 16 = -0.5
Untuk Kasus tumbukan lenting sempurna : e = 1, maka diperoleh:
vf = C*(e+1) - e*vi
Benda 1
v1f = C*(e+1) - e*v1i = -0.5(1+1) - 1*(4) = -1 -4 = -5 m/s berlawanan arah gerak semula
Benda 2
v2f = C*(e+1) - e*v2i = -0.5(1+1) - 1*(-8) = -1 + 8 = 7 m/s berlawanan arah gerak semula
Jadi, Kecepatan setelah tumbukkan adalah 5 m/s dan 7 m/s berlawanan arah gerak semula
Itulah artikel mengenai "Kumpulan Soal dan Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Impuls dan Momentum".Semoga artikel ini bermanfaat bagi teman teman. Jika ada pertanyan atau masih kurang jelas terhadap apa yang telah saya jelaskan silahkan bertanya. Dan Jangan lupa di like dan di share artilel ini ke teman temannya. Bagi sahabat SMA semoga berhasil Ujiannya.
Terimakasih.