Soal UN Fisika dan Pembahasan tentang Impuls

martha yunanda fisika

Berikutnya ini sebagai tahap persiapan menghadapi ujian nasional khusus mata pelajaran fisika, akan saya berika contoh contoh soal Ujian Nasional tentang Impuls. Pengertian impuls ini sendiri adalah perubahan momentum benda yang bergerak. Dalam bentuk lainnya Impuls ini bisa didefenisikan sebagai hasil kali Gaya dan Waktu sentuh gaya yang bekerja.

Berikut beberapa tipe soal UN mengenai Impuls ini,

Tipe I: Menghitung Gaya untuk Menahan

Sebuah benda dengan massa 100 gram bergerak dengan kelajuan 5m/s. Untuk menghentikannya, dibutuhkan sebuah Gaya F yang harus berkerja dalam waktu 0,2 detik. Besar gaya F tersebut adalah...
A. 25 N
B. 10 N
C. 2,5 N
D. 1,0 N
E. 0,5 N

Jawab:
Diketahui : m = 100 g = 0,1 kg, vo = 5 m/s, vt = 0, Δt = 0,2 s
Ditanya : F = .... ?

Rumus Impuls bisa ditulis sebagai berikut,

I = F . Δt = Δp =m (v' - v)

Dimana
I = Impuls   (N s)
F = gaya  (N)
Δt = selang waktu gaya bekerja pada benda (s)
Δp = perubahan momentum benda (kg m/s).

Untuk Soal ini karena ada kecepatan dan masalah gaya, maka akan digunakan
 F . Δt = Δp
 F . Δt = m (v' - v)
 F (0,2) = 0,1 (0 - 5)
 0,2 F = 0,1(-5)
0,2 F = -0,5
F = -0,5/0,2
F = -2,5 N

Tanda negatif pada gaya artinya gaya yang dikerjakan berlawanan arah dengan gerak benda. Jawaban akhirnya yaitu C.

Tipe II: Menghitung Impuls

Sebuah bola dengan massa 20 gram dilempar dengan kecepatan 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok, bola tersebut memantul dengan kecepatan 2 m/s ke kanan. Besarnya 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

Jawab :
Diketahui : m = 20 g = 0,02 kg, v = 4 m/s, v' = -2 m/s (karena berlawanan arah dengan v).
Ditanya : I = .... ?
Karena yang diketahui kecepatan dan yang ditanyakan impuls, bisa digunakan rumus,
I = m(vt-vo)
Penyelesaian ringkas :
⇒ I = m (v' - v)
⇒ I = 0,02 (-2 - 4)
⇒ I = 0,02(-6)
⇒ I = -0,12 N s

Jawaban Akhir: B

Tipe III: Menghitung Impuls Benda yang Jatuh

Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Benda tersebut kemudian terpantul sehingga mencapai ketinggian 2,5 meter. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka impuls yang bekerja pada benda adalah ....
A. 30√2 N.s
B. 20√2 N.s
C. 10√2 N.s
D. 10 N.s
E. 4 N.s

Jawab:
Diketahui : m = 2 kg, h = 10 m, h' = 2,5 m, g = 10 m/s²
Ditanya : I = .... ?

Pada soal ini kita belum mengetahui kecepatan benda. Sebelumnya perhatikan ilustrasi di bawah ini,

Awalnya benda memang tak memiliki kecepatan saat di titik tertinggi. Namun ketika menyentuh dan akan menumbuk benda memiliki kecepatan. Ini kita jadikan sebagai kecepatan awal untuk impul. Dan kita bisa menghitung,

Dalam kasus ini, selain konsep impuls dan momentum, ada satu lagi konsep yang digunakan yaitu konsep gerak lurus berubah beraturan (gerak jatuh bebas). Impuls yang ditanya merupakan perubahan momentum benda. Dan perubahan momentum tersebut ditinjau berdasarkan posisi benda sebelum dan sesudah terpantul.
v' = √2 g h
v = √200
v = 10√2 m/s
Untuk kecepatan akhir, ini sama saja dengan seandaikata benda dijatuhkan dari ketinggin 2,5 m, Bisa dihitung kecepatannya,
 v' = √2 g h
 v' = √2 g h
 v' = √2 (10) (2,5)
 v' = √50
 v' = 5√2 m/s

Sekarang Silakan kembali gunakan rumus Impuls,
I = m (v' - v)
I = m (-√2 g h' - √2 g h)
 I = 2 (-√2 (10) (2,5) - √2 (10) (10))
 I = 2(-15√2)
 I = -30√2 Ns

Jawaban : A

Tipe IV : Menghitung Kecepatan Akhir Benda

Grafik hubungan gaya F dan waktu t selama gaya itu bekerja pada benda ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Bila massa benda tersebut 3 kg dan mula-mula dalam keadaan diam, maka kecepatan akhir benda tersebut adalah,..
A. 25 m/s
B. 20 m/s
C. 15 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s

Pembahasan :
Diketahui : vo = 0, m = 3 kg
Ditanya : v' = ... ?

Dalam grafik tersebut, luas daerah yang berabu-abu adalah Impuls. Anda bisa hitung luas trapesium tersebut dan ditemukan, 30 Ns

Karena impuls merupakan perubahan momentum, maka:
I = m (v' - v)
30 = 3 (v - 0)
30 = 3v
v = 10 m/s

Jadi, kecepatan akhir benda tersebut adalah 10 m/s.

Jawaban: D

TIPE V: Menghitung Impuls Gaya

Sebuah peluru karet berbentuk bola bermassa 60 gram ditembakkan horizontal menuju tembok dengan kecepatan 50 m/s kemudian dipantulkan ke arah berlawanan. Jika bola dipantulkan dengan laju yang sama, maka bola menerima impuls sebesar ....
A. 12 N.s
B. 6 N.s
C. 5 N.s
D. 3 N.s
E. 2 N.s

Jawab:
Dik : m = 60 g = 0,06 kg, v = 50 m/s, v' = -50 m/s
Dit : I = .... ?

Berdasarkan konsep impuls dan momentum :
I = m (v' - v)
I = 0,06 (-50 - 50)
I = 0,06 (-100)
I = -6 Ns

Jawaban : B

Share on Facebook

Share on Twitter

Share on LinkedIn