Bank Soal Fisika SMA Konsep Impuls dan Momentum

Diketahui:

Massa sepatu roda m_s = 0,3 kg

Massa buku m_b = 1,2 kg

Berat total (buku dan Nando) w = 177 N

Kecepatan awal v₁ = $18\ \frac{\text{km}}{\text{jam}}=\left(18\right)\left(\frac{1.000\ \text{m}}{3.600\ \text{s}}\right)=\frac{18.000\ \text{m}}{3.600\ \text{s}}=5\ \text{}$ m/s

Kecepatan akhir v₂ = 0 m/s

Selang waktu $\Delta t$ = 10 s

Percepatan gravitasi g = 10 m/s²

Ditanya:

Gaya untuk menghentikan gerak sepatu roda Nando F ?

Dijawab:

Berdasarkan konsep, impuls merupakan hasil kali gaya impulsif dengan selang waktu dan dinyatakan dengan

$I\ =\ F\Delta t$

Sedangkan momentum merupakan ukuran kesukaran untuk memberhentikan gerak suatu benda melalui hasil perkalian antara massa dengan kecepatan benda.

$p\ =\ mv$

Selanjutnya, impuls yang dikerjakan pada suatu benda juga sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut dan dinyatakan dengan persamaan

$I\ =\ \Delta p$

$F\Delta t=\Delta p$

1) Menentukan massa total

Berat merupakan gaya dari hasil kali massa dengan percepatan gravitasi yang arahnya selalu menuju ke pusat bumi.

$w=mg$

berat yang diketahui merupakan berat gabungan antara berat buku dan berat Nando sehingga

$w=m_{\text{Nb}}g$

$m_{\text{Nb}}=\frac{w}{g}$

$m_{\text{Nb}}=\frac{177}{10}$

$m_{\text{Nb}}=17,7$ kg

Massa yang digunakan untuk menentukan gaya total yang menyebabkan gerak sepatu roda berhenti adalah massa total dari massa Nando + massa buku + massa sepatu roda, dimana

$m=m_{\text{Nb}}+m_s$

$m=17,7+0,3$

$m=18$ kg

2) Menentukan Gaya

Berdasarkan konsep hubungan impuls dan momentum

$F\Delta t=\Delta p$

$F\Delta t=m\left(v_2-v_1\right)$

$F=\frac{m\left(v_2-v_1\right)}{\Delta t}$

$F=\frac{18\left(0-5\right)}{10}$

$F=\frac{-90}{10}$

$F=-9$ N

tanda negatif menunjukkan gaya dorong untuk mengurangi kecepatan agar berhenti.

$$

Jadi, besar gaya yang dibutuhkan Nando untuk menghentikan sepatu rodanya dalam waktu 10 s adalah 9 N.