Soal Un Fisika Dan Pembahasan Perihal Impuls

Berikutnya ini sebagai tahap persiapan menghadapi ujian nasional khusus mata pelajaran fisika, akan aku berika teladan contoh soal Ujian Nasional ihwal Impuls. Pengertian impuls ini sendiri ialah perubahan momentum benda yang bergerak. Dalam bentuk lainnya Impuls ini sanggup 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, diperlukan 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 sanggup 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 alasannya ada kecepatan dan problem 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 kesannya 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 ialah ....
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, sanggup dipakai 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 lalu terpantul sehingga mencapai ketinggian 2,5 meter. Jika percepatan gravitasi 10 m/s², maka impuls yang bekerja pada benda ialah ....
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 mempunyai kecepatan dikala di titik tertinggi. Namun ketika menyentuh dan akan menumbuk benda mempunyai kecepatan. Ini kita jadikan sebagai kecepatan awal untuk impul. Dan kita sanggup menghitung,

Dalam perkara 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 setelah 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 relasi 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 final 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 tempat yang berabu-abu ialah Impuls. Anda sanggup 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 final benda tersebut ialah 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 lalu 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

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

Sumber http://www.marthamatika.com/