Bank Soal Essay Fisika (Momentum dan Tumbukan) dan Jawaban

Hai kawan-kawan, berikut ini akan disajikan beberapa contoh soal essay fisika tentang momentum dan tumbukan beserta jawabannya. Mudah-mudahan contoh soal essay fisika tentang momentum dan tumbukan beserta jawabannya ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1). Dua buah benda bermassa sama bergerak pada satu garis lurus saling mendekati. Jika v2‘ adalah kecepatan benda (2) setelah tumbukan ke kanan dengan laju 5 m.s–1, maka besar kecepatan v1 ‘ (1) setelah tumbukan adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Massa kedua benda sama = m

Kecepatan benda 1 sebelum tumbukan (v1) = 8 m/s

Kecepatan benda 2 sebelum tumbukan (v2) = 10 m/s

Kecepatan benda 2 setelah tumbukan (v2‘) = 5 m/s

Ditanya : Kecepatan benda 1 setelah tumbukan (v1‘)

Jawaban :

Ini adalah tumbukan lenting tidak sempurna. v1‘ dihitung menggunakan hukum kekekalan momentum :

m1 v1+ m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2

m (v1 + v2) = m (v1’ + v2’)

v1 + v2 = v1’ + v2

8 + 10 = v1’ + 5

18 = v1’ + 5

v1’ = 18-5

v1’ = 13 m/s

Soal No. 2). Dua buah bola masing-masing bermassa m1 = 2 kg dan m2 = 1 kg menggelinding berlawanan arah dengan kelajuan v1 = 2 ms-1 dan v2 = 4 ms-1 seperti pada gambar berikut. Kedua bola kemudian bertumbukan dan setelah tumbukan keduanya saling menempel. Kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola 1 (m1) = 2 kg

Massa bola 2 (m2) = 1 kg

Kecepatan bola 1 sebelum tumbukan (v1) = 2 m/s

Kecepatan bola 2 sebelum tumbukan (v2) = -4 m/s

Kecepatan bertanda positif dan negatif karena arah gerakan bola berlawanan. Tanda positif dan negatif menjelaskan arah gerakan bola.

Ditanya : Kecepatan bola setelah tumbukan (v’)

Jawaban :

Soal ini berkaitan dengan tumbukan tidak lenting. Pada tumbukan tidak lenting, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku dan hanya berlaku hukum kekekalan momentum. Kecepatan bola setelah tumbukan dihitung menggunakan rumus hukum kekekalan momentum.

m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v’

(2)(2) + (1)(-4) = (2 + 1) v’

4 – 4 = (3) v’

0 = (3) v’

v’ = 0

Soal No. 3). Dua buah bola A dan B memiliki massa sama bergerak saling mendekati masing-masing dengan kecepatan 4 m.s-1 dan 6 m.s-1 seperti pada gambar! Keduanya kemudian bertumbukan lenting sempurna, dan kecepatan benda B setelah tumbukan 4 m.s-1 dengan arah berlawanan dari gerak semula. Kecepatan bola A sesaat setelah tumbukan adalah…

Pembahasan

Diketahui :

Massa bola A (mA) = m

Massa bola B (mB) = m

Kecepatan bola A sebelum tumbukan (vA) = 4 m/s

Kecepatan bola B sebelum tumbukan (vB) = 6 m/s

Kecepatan bola B setelah tumbukan (vB’) = 4 m/s

Ditanya : Kecepatan bola A setelah tumbukan (vA’)

Jawaban :

Jika dua benda yang bertumbukan lenting sempurna mempunyai massa sama, maka setelah tumbukan kedua benda saling bertukar kecepatan.

Soal No. 4). Di dalam permainan bola kasti, terdapat bola bermassa 0,5 Kg mula – mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s. kemudian bola tersebut di pukul dengan gaya F yang berlawanan dengan arah gerak bola sehingga kecepatan bola berubah menjadi 6 m/s.
Jika bola yang bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 detik, berapa perubahan momentum nya ?
Diketahui:
m ; 0,5 kg
v1: 2 m/s
v2: 6 m/s = -6 m/s ( karena berlawanan dari pergerakan awal bola )
delta t : 0,01 detik
Di tanya: berapa perubahan momentum, jika bola yang bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 detik ?
Penyelesaian:

Kecepatan bola A sebelum tumbukan (vA) = kecepatan bola B setelah tumbukan (vB’) = 4 m/s

Kecepatan bola B sebelum tumbukan (vB) = kecepatan bola A setelah tumbukan (vA’) = 6 m/s

Jika sebelum tumbukan bola A bergerak ke kiri maka setelah tumbukan bola A bergerak ke kanan. Demikian juga jika sebelum tumbukan bola B bergerak ke kanan maka setelah tumbukan bola B bergerak ke kiri. Jadi pada tumbukan lenting sempurna, arah gerakan benda sebelum dan setelah tumbukan berlawanan.

 

 

 

 

Soal No. 5). Hitunglah besar momentum serangga yang massanya 22 gram yang tengah terbang dengan laju 80 m/s.

Jawaban:
Diketahui:
massa (m) = 22 gram = 0,022 kg
kecepatan (v) = 80 m/s
momentum(p) = …
p= m.v
= 0,022.80
= 1,76 kg m/s

Soal No. 6). Sebuah bola tenis bermassa 60 gram dipukul hingga mencapai kecepatan 144 km/jam, Hitunglah impuls bola tenis tersebut.

Jawaban:
Diketahui:
massa = 60 gram = 0,060 kg
kecepatan(v) = 144 km/jam = 40 m/s
impuls (I) = …
I = perubahan momentum(p)
p = m.v
= 0,060.40
= 2,4 kg m/s
I= 2,4 Ns

Soal No. 7). Bola kasti bermassa 145 gram dilempar dengan kecepatan 39 m/s ternyata dapat dipukul balik hingga mencapai kecepatan 52 m/s. Hitunglah impuls yang terjadi pada bola kasti.

Jawaban:
Diketahui:
massa = 145 gram = 0,145 kg
kecepatan(v) = 39 m/s

Soal No. 8). Gerbong bermassa 6500 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s menumbuk gerbong yang massanya sama yang sedang diam, setelah tubukan kedua-duanya bergerak bersama-sama. Hitunglah kecepatan kedua gerbong itu setelah tumbukan.

Pembahasan :
Diketahui:
m1 = 6500 kg
v1  = 5 m/s
m2 = 6500 kg
v1  = 0 m/s (diam)
kecepatan setelah tumbukan(v’) = …

Jawaban :

soal momentum impuls no 4

Soal No. 9). Peluru bermassa 20 gram ditembakkan dengan kecepatan 230 m/s mengenai balok yang diam di atas lantai. Massa balok 2 kg. Ternyata peluru melewati bagian dalam balokdan setelah keluar dari balok kecepatan peluru berkurang menjadi 160 m/s. Hitunglah kecepatan balok setelah ditembus peluru demikian.

Pembahasan :
Diketahui:
m1 = 20 gram = 0,02 kg
v1  = 230 m/s
v1’ = 160 m/s
m2 = 2 kg
v2  = 0 m/s (diam)
v2’ = …

Jawaban :

soal momentum impuls no 5

Soal No. 10). Sebuah pasak panjangnya 40 cm menancap bagian depannya di atas tanah ditumbuk dengan martil yang dilemparkan jatuh bebas dari ketinggian 5 meter. Massa martil 10 kg.

Jika gaya tahan tanah terhadap martil 100 KN(1KN=1000 N). Perhitungkan bagaimana pasak bisa masuk ke dalam tanah.

Pembahasan :
Diketahui:
panjang (l) = 40 cm = 0,4 m
m1 = 10 kg
h = 5 m
Vm(kecepatan martil)=…

Jawaban :

soal momentum impuls no 6

v’ = 52 m/s
I = …
I= perubahan momentum(p)
p1 = 0, 145.39
= 5,655 m/s
p2 = 0,145.52
= 7,54 m/s
I = p2 – p1
= 7,54 – 5,655
= 1,855 Ns

Soal Essay dan Jawaban Fisika (Momentum dan Tumbukan)

Hai kawan-kawan, berikut ini adalah Contoh Soal Essay dan Jawaban Fisika (Momentum dan Tumbukan). Semoga Contoh Soal Essay dan Jawaban Fisika (Momentum dan Tumbukan) ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1). Dua orang anak masing-masing A bermassa 75 kg dan B bermassa 50 kg menaiki perahu yang bergerak ke arah kanan dengan kelajuan 20 m/s.

Jika massa perahu adalah 225 kg tentukan kelajuan perahu saat :
a) anak A meloncat ke belakang dengan kelajuan 50 m/s
b) anak B meloncat ke arah depan dengan kelajuan 50 m/s

Jawaban
a) anak A meloncat ke belakang dengan kelajuan 50 m/s
Saat anak A meloncat ke belakang maka dua kelompok yang terlibat adalah anak A dengan massa sebut saja m1 = 75 kg dan anak B bergabung dengan perahu dengan total massa sebut saja m2 = 225 + 50 = 275 kg. Kecepatan awal anak A dan B adalah sama dengan kecepatan perahu = 20 m/s

Dengan demikian kecepatan perahu setelah anak A melompat ke belakang sekaligus kecepatan anak B yang masih naik perahu adalah 39,1 m/s

b) anak B meloncat ke arah depan dengan kelajuan 50 m/s
Saat anak B meloncat ke depan, maka dua kelompok yang terlibat adalah anak B dengan massa sebut saja m1 = 50 kg dan anak A bersama perahu sebut saja m2 = 225 + 75 = 300 kg.

Dengan demikian kecepatan perahu sekaligus kecepatan anak A yang masih naik perahu setelah anak B meloncat ke depan adalah 15 m/s

Catatan : Tanda (+) untuk kecepatan jika anak melompat searah gerak perahu, tanda (−) jika anak melompat berlawanan arah dengan gerak perahu.

Soal No. 2). Bola bertali m memiliki massa 0,1 kg dilepaskan dari kondisi diam hingga menumbuk balok M = 1,9 kg seperti diperlihatkan gambar berikut!

Jika bola m dan balok M bergerak bersama setelah bertumbukan dan panjang tali pengikat bola m adalah 80 cm, tentukan kelajuan keduanya!

Jawaban!
Cari terlebih dahulu kecepatan bola m saat menumbuk balok M

Hukum kekakalan momentum :

Soal No. 3). Peluru bermassa 100 gram dengan kelajuan 200 m/s menumbuk balok bermassa 1900 gram yang diam dan bersarang di dalamnya.

Tentukan kelajuan balok dan peluru di dalamnya!

Jawaban!
Hukum kekekalan momentum dengan kondisi kecepatan balok sebelum tumbukan nol dan kecepatan balok setelah tumbukan sama dengan kecepatan peluru setelah tumbukan, namakan v’

Soal No. 4). Bola merah bermassa 1 kg bergerak ke kanan dengan kelajuan 20 m/s menumbuk bola hijau bermassa 1 kg yang diam di atas lantai.

Tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan jika terjadi tumbukan tidak lenting (sama sekali)!

Jawaban!
Kecepatan benda yang bertumbukan tidak lenting sempurna setelah bertumbukan adalah sama, sehingga v’1 = v’2 = v’
Dari hukum Kekekalan Momentum di dapat :

Soal No. 5). Sebuah granat yang diam tiba-tiba meledak dan pecah menjadi 2 bagian yang bergerak dalam arah berlawanan. Perbandingan massa kedua bagian itu adalah m1 : m2 = 2 : 3. Bila energi yang dibebaskan adalah 5 × 105 joule, maka perbandingan energi kinetik pecahan granat kedua dan pecahan pertama adalah…..

Jawaban
Data :
m1 : m2 = 2 : 3
Benda mula-mula diam
v1 = 0
v2 = 0

Dari hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2 = m1v1′ + m2′

2(0) + 3(0) = 2 v1′ + 32′
0 = 2 v1′ + 32′
2 v1′ = − 3 v2′
v1′ = − 3/2 v2′

Soal No. 6). Sebuah balok 2 kg yang diam di atas lantai di tembak dengan sebutir peluru bermassa 100 gram dengan kecepatan 100 m/s.

Jika peluru menembus balok dan kecepatannya berubah menjadi 50 m/s, tentukan kecepatan gerak balok!

Jawaban!
Hukum kekekalan momentum :

Soal No. 7). Bola hitam dan bola hijau saling mendekat dan bertumbukan seperti diperlihatkan gambar di bawah!

Jika koefisien restituti tumbukan adalah 0,5 dan massa masing-masing bola adalah sama sebesar 1 kg, tentukan kelajuan kedua bola setelah tumbukan!

Jawaban!


(Persamaan 1)


(Persamaan 2)

Gabungan 1 dan 2 :

Soal No. 8). Bola bermassa M = 1,90 kg digantung dengan seutas tali dalam posisi diam seperti gambar di bawah.

Sebuah peluru bermassa m = 0,10 kg ditembakkan hingga bersarang di dalam bola. Jika posisi bola mengalami kenaikkan sebesar h = 20 cm dan percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2 tentukan kelajuan peluru saat mengenai bola!

Jawaban!
Hukum kekekalan momentum, dengan kondisi kecepatan bola sebelum tumbukan nol (vb = 0) dan kecepatan bola dan peluru setelah tumbukan adalah sama (vb’ = vp’ = v’)

Hukum kekekalan energi mekanik untuk mencari v’ :

Sehingga:

Soal No. 9). Bola karet dijatuhkan dari ketinggian 1 meter seperti gambar berikut !

Jika bola memantul kembali ke atas dengan ketingggian 0,6 meter, tentukan tinggi pantulan bola berikutnya!

Jawaban!

Soal No. 10). Bola pertama bergerak ke arah kanan dengan kelajuan 20 m/s mengejar bola kedua yang bergerak dengan kelajuan 10 m/s ke kanan sehingga terjadi tumbukan lenting sempurna.

Jika massa kedua bola adalah sama, masing-masing sebesar 1 kg, tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan!

Jawaban
Terlebih dahulu buat perjanjian tanda :
Arah kanan (+)
Arah kiri (−)

Dari hukum Kekekalan Momentum didapat persamaan :


(Persamaan 1)

Koefisien restituti (e) untuk tumbukan lenting sempurna adalah e = 1.


(Persamaan 2)

Gabungan persamaan 1 dan 2 :