Pages

Rabu, 02 November 2011

Soal dan Pembahasan Momentum, Impuls, dan Tumbuka



1.   Sebuah bola dengan massa 0,1 kg dijatuhkan dari ketinggian 1,8 meter dan mengenai lantai. Kemudian dipantulkan kembali sampai ketinggian 1,2 m. Jika g = 10 m/s2. Tentukan impuls karena berat bola ketika jatuh...
a.    0,6 Ns
b.   6 Ns
c.    0 Ns
d.   1 Ns
e.    0,1 Ns
2.   Pada soal nomor 1, tentukan koefisien restitusinya...
a.    1,2
b.   0,6
c.    0,8
d.   1,1
e.    1,5
3.   Sebuah bola 0,2 kg dipukul pada saat sedang bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Setelah meninggalkan pemukul, bola bergerak dengan kecepatan 40 m/s berlawanan arah semula. Hitunglah impuls pada tumbukan tersebut...
a.    14 Ns
b.   -14 Ns
c.    16 Ns
d.   8 Ns
e.    -10 Ns
4.   Sebuah balok bermassa 950 gram diam diatas bidang datar dengan koefisien gesekan kinetik 0,1. Sebutir peluru yang bermassa 50 gram menumbuk balok tersebut. Kelajuan peluru saat itu adalah 50 m/s. Jika peluru bersarang di balok, tentukan laju balok setelah tumbukan...
a.    25 m/s
b.   0,25 m/s
c.    -2,5 m/s
d.   2 m/s
e.    2,5 m/s
5.   Seperti pada soal nomor 4, kapan dan dimana balok akan berhenti?
a.    3 s dan 31,25 m
b.   2,5 s dan 31,45 m
c.    3 s dan 31,25 m
d.   2,5 s dan 3,125 m
e.    2,5 s dan 12,5 m
6.   Sebuah benda bermassa 0,2 kg dalam keadaan diam dipukul sehingga bergerak dengan kecepatan 14 m/s. Jika gaya bekerja selama 0,01 sekon, tentukan besar gaya yang diberikan pada benda tersebut...
a.    180 N
b.   100 N
c.    280 N
d.   240 N
e.    210 N
7.   Sebuah gerbong kereta dengan massa 10.000kg bergerak dengan laju 24 m/s. Gerbong tersebut menabrak gerbong lain yang serupa dan dalam keadaan diam. Akibat tabrakan tersebut, gerbong tersambung menjadi satu. Berapakah kecepatan bersama dari gerbong tersebut?
a.     10 m/s
b.     12 m/s
c.      0,2 x 103 m/s
d.     1,2 x 103 m/s
e.      8 m/s
8.   Hitung kecepatan balik senapan yang memiliki massa 5 kg dan menembakkan peluru 25 gram dengan laju 120 m/s.
a.     0,6 m/s
b.     0,1 m/s
c.      -0,6 m/s
d.     6 m/s
e.      1 m/s
9.   Proton dengan massa 1,01u (u = satuan massa atom yang disatukan) yang bergerak dengan laju 3,6 x 104 m/s bertumbukan dari depan dengan inti helium (He), mHe = 4u yang diam. Berapa kecepatan inti helium setelah tumbukan?
a.     1,45 x 103 m/s
b.     1,35 x 104 m/s
c.      1,45 x 102 m/s
d.     1,45 x 104 m/s
e.      1,35 x 102 m/s
10.                Sebuah batu 100 gram dilontarkan dengan sebuah alat sehingga melesat dengan kelajuan 20 m/s di udara. Batu tersebut mengenai sasaran benda lain yang diam dengan massa 10 gram. Kedua benda tersebut menjadi satu dan bergerak bersama-sama. Berapakah kecepatan kedua benda setelah tumbukan?
a.     1,82 m/s
b.     18,2 m/s
c.      182 m/s
d.     0,18 m/s
e.      1,8 m/s










Pembahasan
1.   Diketahui :
m = 0,1 kg
h = 1,8 m
h’ = 1,2 m
g = 10 m/s2
Selama bola jatuh ke tanah terjadi perubahan energi potensial menjadi energi kinetik, sehingga
Ep      = Ek
mgh   = ½ mv2
v        = √2gh
Impuls bola karena berat ketika jatuh adalah...
I   = F ∆t
= m∆v
= m√2gh
= (0,1) √2(10) (1,8)
= (0,1) (6)
= 0,6 Ns

2.   Diketahui :
m = 0,1 kg
h = 1,8 m
h’ = 1,2 m
g = 10 m/s2
Koefisien restitusi
e    = √h’ : h
= √1,2 : 1,8
= √2 : 3
= 0,8



3.   Diketahui :
m = 0,2 kg
v1 = 30 m/s
v2 = -40 m/s
Impuls yang terjadi pada saat tumbukan adalah
I     = F . ∆t
= m (v2 – v1)
= 0,2 (-40 – 30)
= -14 Ns
Tanda minus berarti arah pemukul berlawanan dengan arah datangnya bola.
4.   Diketahui :
mb = 950 gram = 0,95 kg
µk = 0,1
mp = 50 gram = 0,05 kg
vp = 50 m/s
mb vb + mp vp                               = (mp +  vp) v’
(0,95) (0) + (0,05)(50)      = (0,95+0,05) v’
0 + 2,5                            = v’
V’        = 2,5 m/s
5.   ΣF = 0
F + fk = 0
F = - fk
ma     = -µk N
ma      = -µk mg
a        = -µk g
a         = -(0,1) (10)
a         = -1 m/ss (tanda minus menunjukkan gerak diperlambat)
balok berhenti berarti v1 = 0. Berdasarkan gerak lurus berubah beraturan maka v1 = v0 + at
v0 adalah kecepatan awal balok setelah tumbukan, yaitu v’ = 2,5 m/s, sehingga

0 = 2,5 – 1t
t = 2,5 s
jarak yang ditempuh
x  = v0t + ½ at2
= (2,5) (2,5) + ½ (-1) (2,5)2
= 6,25 – 3,125
= 3,125 m

6.   Diketahui :
m = 0,2 kg
v1 = 0
v2 = 14 m/s
∆t = 0,01 s
F ∆t             = m(v2 – v1)
F (0,01)       = 0,2 (14 – 0)  
F        = 280 N
7.   Diketahui :
m = 10.000 kg
v1 = 24 m/s
v0 = 0
Momentum total awal dari kejadian tersebut adalah...
Ptot     = m1 v1 + m2 v2
= (10.000)(24) + (10.000)(0)
= 240.000 kgm/s
Setelah tumbukan, momentum total akan sama dan dimiliki bersama oleh kedua gerbong. Karena kedua gerbong menjadi satu maka laju mereka adalah v’
Ptot              = (m1 + m2) v’
2,4 x 105     = (10.000 + 10.000)v’
V’       = (2,4 x 105) : (2 x 104)
= 12 m/s


8.   Diketahui :
ms = 5 kg
mp = 25 gr = 0,025 kg
vp’ = 120 m/s
Momentum total sistem tetap kekal. Kekekalan momentum pada arah x menghasilkan
ms vs + mp vp   = ms vs’ + mp vp
0 + 0               = (5) vs’+ (0,025)(120)
0                     = 5 Vs’ + 3
Vs’               = -3 : 5
Vs’               = - 0,6 m/s
9.   Mpvp    = mpvHe’ - mpvp + mHevHe
VHe’    = (2 mpvp) : (mp + mHe)
 = [2 (1,01u) (3,6 x 104)] : [1,01u +4u]
 =[(2,02u)(3,6 x 104)] : 5,01u
 =1,45 x 104 m/s
10. Diketahui :
m1 = 100 gram = 0,1 kg
v1 = 20 m/s
m2 = 10 gram = 0,01 kg
v2 = 0
kekekalan  momentum
m1v1 + m2v2           = (m1 + m2) v’
v’                          = [m1v1 + m2v2] : [m1 + m2]
= [(0,1)(20) + (0,01)(0)] : [0,1+0,01]
= 2 : 0,11
= 18,2 m/s

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar