Soal Momentum dan Pembahasanya

Soal Momentum dan Pembahasanya

Contoh soal momentum ini adalah contoh-contoh soal yang biasanya diujikan untuk menilai kemampuan pemahaman siswa, silahkan dipelajari untuk membantu mempersiapkan ujian yang akan dihadapi.


1.

Sebuah bola bermassa 200 gram dilempar dengan kecepatan 20 m/s kemudian bola tersebut dipukul oleh tongkat base ball dan kecepatan bola menjadi 30 m/s, selang waktu pemukulan 0,2 detik, tentukanlah :

a. besar impuls
b. besar gaya pukul tongkat base ball




Jawab

a. Impuls adalah perubahan momentum, maka besar impuls adalah besar momentum bola setelah dipukul dikurangi besar momentum bola setelah dipukul seperti tertulis di bawah ini

Harus diingat momentum adalah besaran vektor, berdasarkan gambar soal, bola setelah dipukul arah kecepatannya ke arah kiri jika kita ambil sesuia dengan  sumbu x pada koordinat Cartesius ke arah kiri bernilai negatif, maka besar kecepatan setelah dipukul negatif

Kita bisa hitung besar impuls berharga negatif tang artinya impuls yang dialami bola ke arah sumbu x negatif

b. Untuk menghitung gaya yang diterima bola sehingga bola mengalami perubahan kecepatan kita gunakan impuls juga adalah besar gaya yang diterima bola dikali selang waktu selama gaya mengenai bola, secara matematik dituliskan

Besar gaya yang didapatkan berharga negatif artinya bola menerima gaya ke arah sumbu x negatif atau ke arah kiri, sesuai dengan gambar pada soal

2.

Dua buah benda berada dalam bidang datar dengan kedudukan segaris seperti pada gambar di atas, benda pertama bergerak mendekati benda kedua dan menumbuk benda kedua dalam keadaan lenting sebagian dengan besar koefisien restitusi 0,5 , besar massa benda pertama 4 Kg memiliki kecepatan 4 m/s, besar massa kedua 8 Kg. Tentukan :

a. Besar kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan
b. Impuls yang dialami masing masing benda
c. Perubahan energi kinetik yang dialami oleh benda pertama dan benda kedua


Jawab

a. Kita gunakan hukum kekekalan momentum yaitu jumlah momentum sebelum tumbukan akan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan

 

Untuk mempermudah mempelajari kita sebut saja persamaan terakhir di atas persamaan pertama

Perhitungan selanjutnya kemudian gunakan rumus koefisien restitusi

 

 

Untuk mempermudah mempelajari kita sebut saja persamaan terakhir di atas persamaan kedua

Kita bisa melakukan eliminasi persamaan pertama dan persamaan kedua

Kita dapatkan besar kecepatan benda kedua setelah tumbukan

Kita subtitusikan kecepatan kedua setelah tumbukan pada persamaan

 

Kita dapatkan kecepatan benda pertama setelah tumbukan

b. Impuls yang dialami oleh masing-masing benda

Impuls benda pertama

 

 

Impuls benda kedua

 

 

Contoh soal pada bagian ini mencoba untuk memberikan pemahaman bahwa pada setiap peristiwa tumbukan impuls yang diterima oleh benda pertama dan kedua besarnya akan sama tetapi salah satu pasti akan bertanda negatif


c. Perubahan energi kinetik yang dialami oleh masing- masing benda

Perubahan energi kinetik benda pertama

 

 

Tanda negatif pada perubahan enerki kinetik benda pertama memiliki arti bahwa benda pertama mengalami kehilangan energi sebesar 32 Joule ketika bertumbukan dengan benda kedua


Perubahan energi kinetik benda kedua

 

 

Tanda positif pada benda kedua menandakan bahwa benda kedua memperoleh tambahan energi sebesar 16 Joule ketika bertumbukan dengan benda pertama

3.

Dua buah benda berada dalam bidang datar dengan kedudukan segaris seperti pada gambar di atas, benda pertama bergerak mendekati benda kedua dan menumbuk benda kedua yang sedang bergerak mendekati benda pertama dalam keadaan tidak lenting sama sekali, besar massa benda pertama 4 Kg memiliki kecepatan 2 m/s, besar massa kedua 8 Kg memiliki kecepatan 4 m/s. besar kecepatan setelah tumbukan adalah ?


Jawab

Pertama gunakan hukum kekekalan momentum

Jangan lupa bahwa momentum itu adalah vektor, kecepatan benda kedua ke arah sumbu x negatif maka kecepatan benda kedua negatif

Keadaan tumbukan pada soal ini adalah tidak lenting e = 0 koefisien restitusi sama dengan nol berarti setelah tumbukan kedua benda saling menempel, besar dan arah kecepatan sama, persamaan matematisnya bisa kita tuliskan

Besar kecepatan benda setelah tumbukan adalah

Tanda negatif menunjukan kedua benda bergerak bersama ke arah kiri dalam keadaan saling menempel



4.

Sebuah benda bermassa 4 Kg sedang bergerak dengan kecepatan 2 m/s secara tiba-tiba benda tersebut pecah menjadi dua bagian arah kecepatan benda pertama dan kecepatan benda kedua membentuk sudut sembilan puluh derajat atau saling tegak lurus seperti pada gambar di atas. Kecepan benda pertama yang bermassa 1 Kg adalah 2 m/s, kecepatan benda kedua yang bermassa 3 Kg adalah ?


Jawab

untuk menjawab soal ini tetap kita gunakan prinsip kekekalan momentum ketika bertumbukan yaitu

dan harus diingat lagi bahwa momentum adalah besaran vektor, pada soal ini memang tidak seperti soal sebelumnya, tumbukan yang terjadi sebelum tumbukan dan setelah tumbukan lintasannya lintasan kedua benda yang bertumbukan membentuk garis lurus. pada kali ini tumbukan membentuk sudut sembilan puluh derajat maka oprasi hukum kekekalan momentum menggunakan oprasi vektor maka penyelesaiannya seperti ini

 

 Masukan nilai besar yang diketahui dalam soal

Untuk menghilangkan akar maka kita kuadratkan kedua sisi pada persamaan

 

Besar kecepatan kedua bisa dihitung adalah

5.

Dua buah benda berada dalam bidang datar dengan kedudukan segaris seperti pada gambar di atas, benda pertama bergerak mendekati benda kedua dan menumbuk benda kedua yang sedang bergerak mendekati benda pertama dalam keadaan lenting sempurna, besar massa benda pertama 4 Kg memiliki kecepatan 2 m/s, besar massa kedua 8 Kg memiliki kecepatan 1 m/s. besar kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah ?


Jawab

Soal nomor lima ini masih tentang peristiwa tumbukan dua buah benda yang saling berhadapan, maka langkah pertama masih kita gunakan hukum kekekalan momentum

Dari hukum kekekalan momentum kita dapatkan persamaan pertama

Kemudian kita gunakan rumus koefisien restitusi

 Keadaan tumbukan adalah lenting sempurna dan kita subtitusikan koefisien restitusi 1

Dari persamaan restitusi bisa kita peroleh bersamaan kedua seperti ini

Kemudian persamaan pertama dan persamaan kedua kita lakukan oprasi eliminasi

Kemudian kita berhasil menghitung besar kecepatan benda kedua setelah tumbukan di bawah ini bernilai positip berarti setelah tumbukan benda kedua bergerak ke arah kanan

Untuk menghitung persamaan pertama dan kita subtitusikan besar kecepatan kedua ke persamaan pertama tersebut

Akhirnya kita berhasil menghitung besar kecepatan pertama berharga negatif berarti setelah tumbukan arah kecepatan benda pertama bergerak ke arah kiri atau arah sumbu x negatif