Soal Essay Fisika (Implus) dan Jawaban

1. Bola bermassa 0,2 kg dengan kelajuan 20 m/s dilempar ke arah pemukul seperti diperlihatkan gambar di bawah! 

Agar bola berbalik arah dengan kelajuan 30 m/s tentukan besar gaya pemukul jika waktu kontak antara pemukul dan bola 0,001 sekon!

Pembahasan
Impuls dan perubahan kecepatan :
Arah kanan (+), arah kiri (−)

 

 

2. Grafik di atas menyatakan hubungan gaya F yang bekerja pada benda bermassa 3 kg terhadap waktu t selama gaya itu bekerja pada benda. Bila benda mula-mula diam, maka kecepatan akhir benda dalam m s-1 adalah…
A. 5
B. 10
C. 15
D. 20
E. 25

Pembahasan
Seperti soal sebelumnya
Impuls I = luas trapesium = 1/2 (6 + 9)4 = 30

Karena
I = m(v2 − v1) dengan v1 = 0, maka
30 = 3v2
m = 30/3 = 10 m/s

 

3. Sebuah benda bermassa 0,2 kg dalam keadaan diam dipukul sehingga bergerak dengan kecepatan 14 m/s. Jika gaya bekerja selama 0,01 sekon, maka besar gaya yang diberikan pada benda adalah…
A. 280 N
B. 240 N
C. 200 N
D. 160 N
E. 140 N
Pembahasan!
Menentukan hubungan gaya dan impuls.
Data:
v2 = 14 m/s
v1 = 0 m/s
m = 0,2 kg
Δt = 0,01 sekon
F =….

 

4. Benda bermassa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 80 m. Besar impuls yang bekerja pada benda bila benda memantul dengan kecepatan 10 m.s-1adalah….

A. 80 N.s
B. 40 N.s
C. 30 N.s
D. 28 N.s
E. 25 N.s

Pembahasan
Data:
m = 0,5 kg
h = 80 m
I =…

Cara Pertama, model notasi skalar:

Misalkan

ke bawah diberi tanda (−), ke atas (+)

Kecepatan bola saat mengenai tanah, arah ke bawah:
v1 = √(2gh) = √(2⋅10⋅80) = − 40 m/s

Kecepatan bola memantul, arah ke atas
v2 = + 10 m/s

I = m(v2 − v1)
I = 0,5 [10 −(− 40)] = 0,5(50) = 25 N.s

Artinya impulsnya sebesar 25 N.s searah pantulan.

Cara Kedua, model notasi vektor:
v1 = 40 m/s
v2 = 10 m/s
P1 = mv1 = 0,5(40) = 20 kg m/s
P2 = mv2 = 0,5(10) = 5 kg m/s

I = P2 − P1
I = P2 + (− P1)

Vektor P2 ke atas, vektor −P1 jg ke atas, tinggal ditambah saja.
I = 20 + 5 = 25 N.s
Untuk soal-soal tentang momentum silakan dibaca di artikel lain dengan judul Momentum dan Tumbukan.

 

5. Sebuah benda bermassa 5 kg mengalami perubahan kecepatan dari 10 m/s menjadi 15 m/s. Tentukan impuls yang bekerja pada benda!

Pembahasan
Data:
m = 5 kg
v1 = 10 m/s
v2 = 15 m/s
I =….

Rumus dasar impuls yaitu perubahan momentum benda.
I = P2 − P1
I = mv2 − mv1

I = m(v2 − v1)

Sehingga:
I = 5 (15 − 10) = 25 kg m/s

 

6. Sebuah benda bermassa 1 kg dipengaruhi gaya selama 20 sekon seperti ditunjukkan grafik berikut! 

Jika kelajuan awal benda 50 m/s tentukan kelajuan benda saat detik ke 15!

Pembahasan
Impuls I = Luas grafik F-t = (10) (15) = 150 kg.m.s−1
Impuls I = m(v2 − v1)

 

7. Dalam suatu permainan sepakbola, seorang pemain melakukan tendangan penalti. Tepat setelah ditendang bola melambung dengan kecepatan 50 m/s. Bila gaya tendangan 250 N sepatu pemain menyentuh bola selama 0,3 sekon maka massa bola adalah….
A. 1,2 kg
B. 1,5 kg
C. 1,8 kg
D. 2,0 kg
E. 2,5 kg
(Gaya dan Impuls – ebtanas 1999)

Pembahasan
Menentukan massa dari hubungan gaya dan impuls.
Data:
v2 = 50 m/s
v1 = 0 m/s
F = 250 N
Δt = 0,3 sekon
m =….

Dari rumus yang sama dengan soal soal di atasnya

 

8. Sebuah mobil bermassa 5 ton bergerak dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan besar impuls yang harus diberikan untuk menghentikan mobil tersebut!

Pembahasan

Menentukan hubungan gaya dan impuls.
Data:
v0 = 0 m/s
v1 = 20 m/s
m = 5000 kg
I =….

Impuls yang diberikan sebesar 100000 Ns berlawanan dengan gerak mobil.