PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA TENTANG IMPULS GAYA

Posted by on 28 January 2018 - 8:25 PM

Edutafsi.com - Impuls Gaya. Pembahasan soal ujian nasional bidang studi fisika tentang impuls gaya untuk tingkat menengah atas. Impuls gaya merupakan salah satu subtopik utama dalam bab impuls dan momentum. Selain diartikan sebagai hasil kali gaya dengan selang waktu, impuls juga dapat diartikan sebagai perubahan memontum benda. Dari soal ujian nasional fisika tahun-tahun sebelumnya, biasanya ada setidaknya satu soal tentang impuls gaya. Pada kesempatan ini, edutafsi akan membagikan pembahasan beberapa soal ujian nasional fisika tentang impuls gaya sebagai gambaran untuk murid sekaligus sebagai bahan latihan untuk memabntu murid mempersiapkan diri menghadapi ujian nasional.

Soal 1 : Menentukan Besar Gaya Penahan

Benda bermassa 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Jika untuk menghentikan laju benda tersebut dibutuhkan 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) adalah 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 berikut:
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 adalah 2,5 N. Tanda negatif di atas menunjukkan arah gayanya berlawanan dengan arah gerak benda karena 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 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

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 dapat dihitung berdasarkan rumus impuls sebagai perubahan momentum. Sebagai bahan 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 adalah :
⇒ 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 diberikan tembok bekerja dalam arah yang berlawanan dengan arah gerak bola sebelum menumbuk dinding. Dalam hal ini, gaya hambat tembok tidak hanya membuat 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 adalah ....
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 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.

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 dapat dihitung dengan konsep gerak jatuh bebas sebagai berikut:
⇒ 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 dapat dihitung dengan rumus berikut:
⇒ 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 semula.

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 adalah -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.

Pembahasan soal UNBK Fisika tentang impuls

Jika massa benda tersebut 3 kg dan mula-mula dalam keadaan diam, maka kecepatan akhir benda adalah ....
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 daerah 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 akhir benda tersebut adalah 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 menerima 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 menerima impuls sebesar Ns. Tanda negatif menunjukkan arah.
Jawaban : B

Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional (UN0 bidang studi fisika tentang impuls gaya. Jika pembahasan soal ujian tentang impuls ini bermanfaat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.


Edutafsi.com adalah blog bahan belajar sekolah yang ditujukan untuk membantu murid belajar. Dukung edutafsi untuk terus berkembang dengan like laman facebook edutafsi, follow IG Tafsi Junior, dan subscribe youtube Tafsi Video. Terimakasih telah berkunjung ke blog ini. Semoga bermanfaat.

Advertisements