Bank Soal Fisika SMA Konsep Impuls dan Momentum

Diketahui:

Massa partikel m = 0,2 gram = 0,0002 kg

Selang waktu $\Delta t$ = 8 s

Kecepatan awal pertikel v₀ = 0 m/s $\rightarrow$ diam

Ditanya:

Energi kinetik EK = ?

Dijawab:

Impuls termasuk besaran vektor dimana arah impuls searah dengan arah gaya impulsif. Jika gaya impulsif F berubah terhadap waktu dan ditunjukkan dalam bentuk grafik F-t, maka impuls sama dengan luas daerah di bawah grafik F-t. Sehingga untuk menentukan energi kinetik partikel, hitung terlebih dahulu impuls partikel dan kecepatan akhir partikel berdasarkan grafik F-t Grafik tersebut dapat diuraikan menjadi dua bangun yaitu segitiga dan trapesium:

Maka,

alas segitiga a = 4

tinggi segitiga t = 3

alas atas trapesium c = 2

alas bawah trapesium d = 4

tinggi trapesium t = -3

sehingga

$I\ =\ \Delta p$

$Luas\ segitiga +Luas\ Trapesium\ =\ m\left(v_t-v_0\right)$

$\frac{1}{2}at+\frac{1}{2}\left(c+d\right)t=m\left(v_t-0\right)$

$\frac{1}{2}\left(4\right)\left(3\right)+\frac{1}{2}\left(2+4\right)\left(-3\right)=0,0002v_t$

$6-9=0,0002v_t$

$-3=0,0002v_t$

$v_t=-\frac{3}{0,0002}$

$v_t=-15.000$ m/s

Menentukan energi kinetik partikel

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Secara matematis, energi kinetik sebanding dengan massa benda dan kuadrat kecepatan benda.

$EK=\frac{1}{2}mv^2$

sehingga energi kinetik dari partikel adalah

$EK\ =\frac{1}{2}mv^2$

$EK=\frac{1}{2}\left(0,0002\right)\left(15.000\right)^2$

$EK=\left(0,0001\right)\left(225.000.000\right)$

$EK=22.500$ J

$EK\ =22,5$ kJ

Jadi, energi kinetik partikel setelah 8 s adalah 22,5 kJ.