.com - Impuls Gaya. Pembahasan soal ujian nasional bidang studi fisika ihwal impuls gaya untuk tingkat menengah atas. Impuls gaya merupakan salah satu subtopik utama dalam kepingan impuls dan momentum. Selain diartikan sebagai hasil kali gaya dengan selang waktu, impuls juga sanggup diartikan sebagai perubahan memontum benda. Dari soal ujian nasional fisika tahun-tahun sebelumnya, biasanya ada setidaknya satu soal ihwal impuls gaya. Pada kesempatan ini, edutafsi akan membagikan pembahasan beberapa soal ujian nasional fisika ihwal impuls gaya sebagai citra untuk anak didik sekaligus sebagai materi latihan untuk memabntu anak didik mempersiapkan diri menghadapi ujian nasional.
A. 25 N
B. 10 N
C. 2,5 N
D. 1,0 N
E. 0,5 N
Pembahasan :
Dik : m = 100 g = 0,1 kg, vo = 5 m/s, vt = 0, Δt = 0,2 s
Dit : F = .... ?
Impuls (I) yaitu sebuah besaran yang menyatakan perubahan momentum suatu benda. Impuls juga biasanya didefenisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu selama gaya bekerja. Secara matematis, hubungan antara impuls, gaya dan selang waktu ditulis sebagai diberikut:
Keterangan :
I = Impuls yang bekerja pada benda (N s)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
Δt = selang waktu gaya bekerja pada benda (s)
Δp = perubahan momentum benda (kg m/s).
Berdasarkan persamaan di atas, maka diperoleh :
⇒ F . Δt = Δp
⇒ F . Δt = m (vt - vo)
⇒ 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
Penyelesaian ringkas :
⇒ F = Δp/t
⇒ F = 0,1(-5)/0,2
⇒ F = -2,5 N
Jadi, besar gaya penahan tersebut yaitu 2,5 N. Tanda negatif di atas menunjukkan arah gayanya berlawanan dengan arah gerak benda alasannya gaya penahan bekerja menahan gerak benda.
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
Pembahasan :
Dik : m = 20 g = 0,02 kg, v = 4 m/s, v' = -2 m/s (berlawanan arah dengan v).
Dit : I = .... ?
Karena diketahui massa dan kecepatan benda, maka impuls sanggup dihitung menurut rumus impuls sebagai perubahan momentum. Sebagai materi perbadingan, mari kita kerjakan secara bertahap.
Momentum awal bola :
⇒ p = m . v
⇒ p = 0,02 (4)
⇒ p = 0,08 kg m/s
Momentum bola setelah membentur tembok
⇒ p' = m . v'
⇒ p' = 0,02 (-2)
⇒ p' = -0,04 kg m/s
Impuls atau perubahan momentumnya yaitu :
⇒ I = Δp
⇒ I = p' - p
⇒ I = -0,04 - 0,08
⇒ I = -0,12 N s
Penyelesaian ringkas :
⇒ I = m (v' - v)
⇒ I = 0,02 (-2 - 4)
⇒ I = 0,02(-6)
⇒ I = -0,12 N s
Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya penghambat yang didiberikan tembok bekerja dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak bola sebelum menumbuk dinding. Dalam hal ini, gaya hambat tembok tidak hanya menciptakan kecepatan bola berkurang, tetapi juga berubah arah.
A. 30√2 N.s
B. 20√2 N.s
C. 10√2 N.s
D. 10 N.s
E. 4 N.s
Pembahasan :
Dik : m = 2 kg, vo = 0, h = 10 m, h' = 2,5 m, g = 10 m/s2
Dit : I = .... ?
Dalam kasus ini, selain konsep impuls dan momentum, ada satu lagi konsep yang dipakai yaitu konsep gerak lurus berubah beraturan (gerak jatuh bebas). Impuls yang ditanya merupakan perubahan momentum benda. Dan perubahan momentum tersebut ditinjau menurut posisi benda sebelum dan sehabis terpantul.
Dalam hal ini, untuk mengetahui perubahan momentumnya, kita harus melihat kecepatan benda sesaat sebelum mengenai tanah dan kecepatan benda setelah terpantul. Kecepatan sebelum mengenai tanah sanggup dihitung dengan konsep gerak jatuh bebas sebagai diberikut:
⇒ v2 = vo2 + 2gh
Karena kecepatan awal gerak jatuh bebas sama dengan nol, maka :
⇒ v2 = 2gh
⇒ v2 = 2 (10) (10)
⇒ v2 = 200
⇒ v = √200
⇒ v = 10√2 m/s
Kecepatan benda setelah terpantul sanggup dihitung dengan rumus diberikut:
⇒ v' = -√2 g h
⇒ v' = -√2 g h
⇒ v' = -√2 (10) (2,5)
⇒ v' = -√50
⇒ v' = -5√2 m/s
Tanda negatif menunjukkan bahwa arahnya berlawanan dengan arah tiruanla.
Dengan demikian, impuls atau perubahan momentumnya adalah:
⇒ I = m (v' - v)
⇒ I = 2 (-5√2 - 10√2)
⇒ I = 2(-15√2)
⇒ I = -30√2 Ns
Penyelesaian ringkas :
⇒ 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
Jadi, impuls yang bekerja pada benda yaitu -30√2 Ns dan tanda negatif menunjukkan arah.
Jika massa benda tersebut 3 kg dan mula-mula dalam keadaan diam, maka kecepatan final benda yaitu ....
A. 25 m/s
B. 20 m/s
C. 15 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s
Pembahasan :
Dik : vo = 0, m = 3 kg
Dit : v = ... ?
Jika grafik F-vs-t diketahui, maka besar impuls akan sama dengan luas kawasan di bawah grafiknya, Pada soal, grafiknya berbentuk trapesium, sehingga berlaku:
⇒ I = luas trapesium
⇒ I = ½ (jumlah sisi sejajar) . t
⇒ I = ½ {(12 - 3) + (9 - 3)} . 4
⇒ I = ½ (9 + 6) . 4
⇒ I = 2 (15)
⇒ I = 30 Ns
Karena impuls merupakan perubahan momentum, maka:
⇒ I = m (v - vo)
⇒ 30 = 3 (v - 0)
⇒ 30 = 3v
⇒ v = 10 m/s
Jadi, kecepatan final benda tersebut yaitu 10 m/s.
A. 12 N.s
B. 6 N.s
C. 5 N.s
D. 3 N.s
E. 2 N.s
Pembahasan :
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
Jadi, bola tersebut mendapatkan impuls sebesar Ns. Tanda negatif menunjukkan arah.
Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional (UN0 bidang studi fisika ihwal impuls gaya. Jika pembahasan soal ujian ihwal impuls ini berkhasiat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Soal 1 : Menentukan Besar Gaya Penahan
Benda bermassa 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Jika untuk menghentikan laju benda tersebut diharapkan sebuah gaya penahan F yang bekerja selama 0,2 sekon, maka besar gaya F tersebut sama dengan ....A. 25 N
B. 10 N
C. 2,5 N
D. 1,0 N
E. 0,5 N
Pembahasan :
Dik : m = 100 g = 0,1 kg, vo = 5 m/s, vt = 0, Δt = 0,2 s
Dit : F = .... ?
Impuls (I) yaitu sebuah besaran yang menyatakan perubahan momentum suatu benda. Impuls juga biasanya didefenisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu selama gaya bekerja. Secara matematis, hubungan antara impuls, gaya dan selang waktu ditulis sebagai diberikut:
| I = F . Δt = Δp |
Keterangan :
I = Impuls yang bekerja pada benda (N s)
F = gaya yang bekerja pada benda (N)
Δt = selang waktu gaya bekerja pada benda (s)
Δp = perubahan momentum benda (kg m/s).
Berdasarkan persamaan di atas, maka diperoleh :
⇒ F . Δt = Δp
⇒ F . Δt = m (vt - vo)
⇒ 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
Penyelesaian ringkas :
⇒ F = Δp/t
⇒ F = 0,1(-5)/0,2
⇒ F = -2,5 N
Jadi, besar gaya penahan tersebut yaitu 2,5 N. Tanda negatif di atas menunjukkan arah gayanya berlawanan dengan arah gerak benda alasannya gaya penahan bekerja menahan gerak benda.
Jawaban : C
Soal 2 : Menentukan Besar Impuls yang Dihasilkan
Sebuah bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok, bola memantul dengan kecepatan 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan yaitu ....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
Pembahasan :
Dik : m = 20 g = 0,02 kg, v = 4 m/s, v' = -2 m/s (berlawanan arah dengan v).
Dit : I = .... ?
Karena diketahui massa dan kecepatan benda, maka impuls sanggup dihitung menurut rumus impuls sebagai perubahan momentum. Sebagai materi perbadingan, mari kita kerjakan secara bertahap.
Momentum awal bola :
⇒ p = m . v
⇒ p = 0,02 (4)
⇒ p = 0,08 kg m/s
Momentum bola setelah membentur tembok
⇒ p' = m . v'
⇒ p' = 0,02 (-2)
⇒ p' = -0,04 kg m/s
Impuls atau perubahan momentumnya yaitu :
⇒ I = Δp
⇒ I = p' - p
⇒ I = -0,04 - 0,08
⇒ I = -0,12 N s
Penyelesaian ringkas :
⇒ I = m (v' - v)
⇒ I = 0,02 (-2 - 4)
⇒ I = 0,02(-6)
⇒ I = -0,12 N s
Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya penghambat yang didiberikan tembok bekerja dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak bola sebelum menumbuk dinding. Dalam hal ini, gaya hambat tembok tidak hanya menciptakan kecepatan bola berkurang, tetapi juga berubah arah.
Jawaban : B
Soal 3 : Menentukan Impuls yang Bekerja pada Benda
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 yaitu ....A. 30√2 N.s
B. 20√2 N.s
C. 10√2 N.s
D. 10 N.s
E. 4 N.s
Pembahasan :
Dik : m = 2 kg, vo = 0, h = 10 m, h' = 2,5 m, g = 10 m/s2
Dit : I = .... ?
Dalam kasus ini, selain konsep impuls dan momentum, ada satu lagi konsep yang dipakai yaitu konsep gerak lurus berubah beraturan (gerak jatuh bebas). Impuls yang ditanya merupakan perubahan momentum benda. Dan perubahan momentum tersebut ditinjau menurut posisi benda sebelum dan sehabis terpantul.
Dalam hal ini, untuk mengetahui perubahan momentumnya, kita harus melihat kecepatan benda sesaat sebelum mengenai tanah dan kecepatan benda setelah terpantul. Kecepatan sebelum mengenai tanah sanggup dihitung dengan konsep gerak jatuh bebas sebagai diberikut:
⇒ v2 = vo2 + 2gh
Karena kecepatan awal gerak jatuh bebas sama dengan nol, maka :
⇒ v2 = 2gh
⇒ v2 = 2 (10) (10)
⇒ v2 = 200
⇒ v = √200
⇒ v = 10√2 m/s
Kecepatan benda setelah terpantul sanggup dihitung dengan rumus diberikut:
⇒ v' = -√2 g h
⇒ v' = -√2 g h
⇒ v' = -√2 (10) (2,5)
⇒ v' = -√50
⇒ v' = -5√2 m/s
Tanda negatif menunjukkan bahwa arahnya berlawanan dengan arah tiruanla.
Dengan demikian, impuls atau perubahan momentumnya adalah:
⇒ I = m (v' - v)
⇒ I = 2 (-5√2 - 10√2)
⇒ I = 2(-15√2)
⇒ I = -30√2 Ns
Penyelesaian ringkas :
⇒ 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
Jadi, impuls yang bekerja pada benda yaitu -30√2 Ns dan tanda negatif menunjukkan arah.
Jawaban : A
Soal 4 : Menentukan Kecepatan Akhir Benda
Grafik hubungan gaya F dan waktu t selama gaya itu bekerja pada benda ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.Jika massa benda tersebut 3 kg dan mula-mula dalam keadaan diam, maka kecepatan final benda yaitu ....
A. 25 m/s
B. 20 m/s
C. 15 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s
Pembahasan :
Dik : vo = 0, m = 3 kg
Dit : v = ... ?
Jika grafik F-vs-t diketahui, maka besar impuls akan sama dengan luas kawasan di bawah grafiknya, Pada soal, grafiknya berbentuk trapesium, sehingga berlaku:
⇒ I = luas trapesium
⇒ I = ½ (jumlah sisi sejajar) . t
⇒ I = ½ {(12 - 3) + (9 - 3)} . 4
⇒ I = ½ (9 + 6) . 4
⇒ I = 2 (15)
⇒ I = 30 Ns
Karena impuls merupakan perubahan momentum, maka:
⇒ I = m (v - vo)
⇒ 30 = 3 (v - 0)
⇒ 30 = 3v
⇒ v = 10 m/s
Jadi, kecepatan final benda tersebut yaitu 10 m/s.
Jawaban : D
Soal 5 : Menentukan Besar 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 mendapatkan impuls sebesar ....A. 12 N.s
B. 6 N.s
C. 5 N.s
D. 3 N.s
E. 2 N.s
Pembahasan :
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
Jadi, bola tersebut mendapatkan impuls sebesar Ns. Tanda negatif menunjukkan arah.
Jawaban : B
Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional (UN0 bidang studi fisika ihwal impuls gaya. Jika pembahasan soal ujian ihwal impuls ini berkhasiat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Advertisement