contoh soal momentum impuls dan tumbukan Fisika kelas XI

 momentum impuls dan tumbukan  ( soal dan pembahasan)

1.Seorang anak bermain mobil-mobilan bermasa 12 kg yang bergerak dengan kecepatan 5 m/s momentum dan energi kinetik yang dimiliki mobil-mobilan tersebut adalah…
A. 50 J
B. 100 J
C. 150 J
D. 200 J
E.  220 J 

Jawab : C

pembahasan:
                
P =  M . V =12 × 5 = ᵏᵍ/s

EK = ⅟₂ . 12 . 5²  = 150 J

   

2.. Seorang anak memukul  bola tenis yang massanya 100 gr dengan gaya 10 N menggunakan sebuah raket. Bola menempel pada raket selama 0,2 sekon. Kecepatan bola waktu lepas dari raket adalah...
A. 10  m/s
B. 20 m/s
C. 30 m/s
D. 40 m/s
E. 50 m/s
     
jawab: B Pembahasan:

m . ΔV = F .  Δt

0,1. ΔV = 10 . 0,2

ΔV= 2 . 10

ΔV=20 m/s

3. Sebuah benda mengalami perubahan momentum sebesar 3 kg m/s dalam waktu 0,05 sekon. Besar gaya yang mengakibatkan perubahan tersebut adalah ….. N

Diket: 
P = 3 kg . m/s                      
t = 0,05 s                                           

ditanya F?  

Pembahasan:

ΔP = F. ΔT

3 = F.0,05

60 N = F

4. Sebuahbenda jatuh bebeas dari ketinggian 10 m di atas lantai. Jika koefisien restitusi antara bola dengan lantai 0,5 , maka tinggi pantulan pertama adalah ...
A. 10 m
B. 5 m
C. 2,5 m
D. 1 m
E. 0,5 m

rumus koefisien restitusi:

h’ = h . e²

h’ = 10 . 0,5²

h’ = 10 . 0,25

h’ = 2,5 m

5.Sebuah bola menumbuk tegak lurus sebuah tembok dengan kecepatan 8 m/s. Jika koefisien tumbukan yang dialami bola dengan tembok adalah 0,5, maka kelajuan bola setelah memantul adalah...
A. 8 m/s
B. 6 m/s
C. 4 m/s
D. 2  m/s
E. 0,5 m/s
jawab: C
pembahasan:

6. Bola bergerak jatuh bebas dari ketinggian 1 m dari lantai. Jika koefisien restitusi 0,5 maka tinggi bola setelah tumbukan pertama dan kedua adalah......
A. 1 m dan 0,5 m
B. 0,5 m dan 0,25 m
C. 0,25 m dan 0,0625 m
D . 0,5 m dan 0,625 m
E. 0,25 m dan 0,5 m

jawab: C Pembahasan:

pantulan pertama:

h’ = h . e²

h’ = 1 . 0,5²

h’ = 1 . 0,25

h’ = 0, 25 m

pantulan kedua:

h’' = h' . e²

h’' = 0,25 . 0,5²

h’ = 0,25 . 0,25

h’ = 0, 0625 m

7.Seorang anak melompat lepas dari skate board yang dinaikinya dengan kecepatan 1 m/det. Bila massa anaknya 20 kg dan massa skate board 2 kg maka besar kecepatan hentakan papan adalah...
A. 1 m/s
B. 1,1 m/s
C. 2 m/s
D. 2,2 m/s
E. 3 m/s

pembahasan:
v₁ = v₂ = 1 m/s   

m₁ = 20 kg  

m₂ = 2 kg  

v_1’ = 0

m₁ . v₁ + m₂ . v₂ =  m₁ . v₁’ + m₂ . v₂’

20 . 1 + 2 . 1  =  20 . 0 + 2 . v₂’

22  =  0 + 2v₂’

v₂’ = 11 m/s


8. dua buah bola A dan B dengan massa 3 kg dan 4 kg bergerak seperti gambar



bola A bergerak ke kanan dengan kecepatan 4 m/s dan bola  B bergerak ke kiri dengan laju 3 m/s. hitung kecepatan kedua bola setelah bertumbukan, jika tumbukan yang terjadi adalah lenting sempurna

pembahasan dengan rumus cepat:

diketahui:

v_A = 4 m/s
v_B  = - 5 m/s (ke kiri)

a. tumbukan lenting sempurna


c = {3.4 + 4.(-3)} / { 3+4}

c = 0

v_A' = C + e (C – v_A)

v_A' = 0 + 1 ( 0 - 4)

v_A' = - 4 m/s

kecepatan bola A sebesar 4 m/s dengan arah ke kiri

v_B' = C + e (C – v_B)

v_B' = 0 + 1 (0 + 3)

v_B' = 3 m/s ke kanan

9. Sebutir peluru massanya 25 gr ditembakan dengan kecepatan 200 m/det. Peluru menembus kayu sedalam 20 cm, maka gaya rata-rata untuk menghentikan  peluru adalah ...

Pembahasan:

# rumus glbb
  
Vt²= v₀² + 2as

0²  =  200² + 2 . a . (o,2)

0,4a = 400

a    = -100 000 m/s

# rumus gaya
             
F = m.a = (0,025kg) (100 000m/s)

F = 2500 N

10. Sebuah benda yang massanya 2 ton melaju dengan kecepatan 36 km/jam ,menabrak sebuah pohon dan berhenti dalam selang waktu 0,1 detik . gaya rata-rata pada truk selama berlangsungnya tabrakan adalah…..

Diket:    
m= 2000 kg     
t = 0.1 s   
V=36 km/jam =10 m/s                                   
                                  
Ditanya : F?

                
Jawab : 

F . t = m . v

F.0,1=2000.10

F=200.000 N

11. Dua buah benda A dan B bermassa sama. Kecepatan awal benda A 5 m/s kekanan dengan percepatan tetap, setelah 2 detik dan menempuh 14 meter benda A bertumbukan dengan benda B. jika sebelum tumbukan benda B bergerak ke kiri dengan kelajuan 15 m/s. Setelah tumbukan  A dan B menempel dan bergerak bersama, maka besar kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah....

Jawab :

S = vo.t + ½ . a. t²

14 = 5.2 + ½ . a. 4

a = 2 m/s²

Vt ² = vo² + 2as

Vt² = 5² + 2.2.14

Vt = 9

m₁.v₁ + m₂.v₂ = (m₁+m₂)v’

9m + 15m = 2m.v’

V’ = 12 m/s

12. Sebuah balok 2 kg meluncur ke kanan dengan kecepatan 10 m/s sepanjang meja yang licin dan menumbuk sebuah balok lain ber massa 8 kg yang mula-mula diam. Bila arah ke kanan diambil positif dan tumbukanny adalah elastis sempurna maka kecepatanya masing-masingnya balok 2kg dan 8 kg adalah...

pembahasan dengan rumus momentum:

M₁ . v₁ + m₂ . v₂ =  m₁ . v₁’ + m₂ . v₂’

2.10 + 0 = 2.v1’ + 8.v2’

20 = 2v1’ + 8v2’ ...........(persamaan 1)

Lenting sempurna e = 1

-v1’ + v2’ = 10 ............... (persamaan 2)

Eliminasi pers.1 dan 2

V1’ = -6 m/s

V2’ = 4 m/s

13. sebuah bom yang diam meledak dan menjadi dua pecahan yang bergerak berlawanan. masa pecahan ke 2 bmemiliki massa dua kali lipat dari massa pecahan pertama. Jika besar energi yang di hilang menjadi ledakan (kalor/panas) adalah 300 kilo joule, maka perbandingan energi kinetik bagian pertama dan kedua adalah...

Pembahasan:

14. seorang polisi menembak peluru dengan massa 4 gr ke sebuah balok kayu bermassa 5 kg peluru mengenai balok dan bersarang di dalamnya. Kecepatana peluru ketika mengenai balok 300m/s. Kecepatan sistem sekarang adalah...

Pembahasan:

15. Sebuah bola bilyar A bermassa 100 gram bergerak menuju bola bilyar B bermassa sama yang mula-mula dalam kedaan diam seperti gambar. (sumber : soal UN fisika tahun 2018)

Besar kecepatan bola A sesudah tumbukan adalah .

a. 5 m/s

b. √19 m/s

c. 4 m/s

d. √11 m/s

e. 3 m/s

jawab: B

pembahasan:

vax = 5 . cos 30 = 5 . ½√3 = 2,5 √3

vay = 5 . sin30 = 5 . ½ = 2,5

vbx’ = 0

vby’ = 3

analisis pada sumbu x

ma . vax + mb . vbx = ma vax’ + mb . vbx’

100 . 2,5 √3 + 0 = 100 vax’ + 0

vax' = 2,5 √3

analisi pada sumbu y

ma . vay + mb . vby = ma vay’ + mb . vby’

100 . 2,5 + 0 = 100. vay' + 100 . 3

100 vay’ = 250 – 300 = -50

vay' = - 0,5