Pembahasan Soal Un Fisika Mengenai Impuls Gaya

Cafeberita.com – Impuls Gaya. Pembahasan soal cobaan nasional bidang studi fisika perihal impuls gaya untuk tingkat menengah atas. Impuls gaya ialah salah satu subtopik utama dalam penggalan impuls dan momentum. Selain diartikan selaku hasil kali gaya dengan selang waktu , impuls juga sanggup diartikan selaku pergantian memontum benda. Dari soal cobaan nasional fisika tahun-tahun sebelumnya , lazimnya ada setidaknya satu soal perihal impuls gaya. Pada peluang ini , edutafsi akan membagikan pembahasan beberapa soal cobaan nasional fisika perihal impuls gaya selaku citra untuk murid sekaligus selaku materi latihan untuk memabntu murid merencanakan diri menghadapi cobaan nasional.

Soal 1 : Menentukan Besar Gaya Penahan

Benda bermassa 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Jika untuk menghentikan laju benda tersebut diinginkan suatu gaya penahan F yang melakukan pekerjaan selama 0 ,2 sekon , maka besar gaya F tersebut sama dengan ….
A. 25 N
B. 10 N
C. 2 ,5 N
D. 1 ,0 N
E. 0 ,5 N

Pembahasan :
Dik : m = 100 g = 0 ,1 kg , vo = 5 m/s , vt = 0 , Δt = 0 ,2 s
Dit : F = …. ?

Impuls (I) yakni suatu besaran yang menyatakan pergantian saat-saat suatu benda. Impuls juga lazimnya didefenisikan selaku hasil kali antara gaya dengan selang waktu selama gaya bekerja. Secara matematis , hubungan antara impuls , gaya dan selang waktu ditulis selaku berikut:

I = F . Δt = Δp

Keterangan :
I = Impuls yang melakukan pekerjaan pada benda (N s)
F = gaya yang melakukan pekerjaan pada benda (N)
Δt = selang waktu gaya melakukan pekerjaan pada benda (s)
Δp = pergantian saat-saat benda (kg m/s).

Berdasarkan persamaan di atas , maka diperoleh :
⇒ F . Δt = Δp
⇒ F . Δt = m (vt – vo)
⇒ F (0 ,2) = 0 ,1 (0 – 5)
⇒ 0 ,2 F = 0 ,1(-5)
⇒ 0 ,2 F = -0 ,5
⇒ F = -0 ,5/0 ,2
⇒ F = -2 ,5 N

Penyelesaian ringkas :
⇒ F = Δp/t
⇒ F = 0 ,1(-5)/0 ,2
⇒ F = -2 ,5 N

Jadi , besar gaya penahan tersebut yakni 2 ,5 N. Tanda negatif di atas mengobrol arah gayanya bertentangan dengan arah gerak benda sebab gaya penahan melakukan pekerjaan menahan gerak benda.

Soal 2 : Menentukan Besar Impuls yang Dihasilkan

Sebuah bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok , bola memantul dengan kecepatan 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan yakni ….
A. 0 ,24 N.s
B. 0 ,12 N.s
C. 0 ,08 N.s
D. 0 ,06 N.s
E. 0 ,04 N.s

Pembahasan :
Dik : m = 20 g = 0 ,02 kg , v = 4 m/s , v’ = -2 m/s (berlawanan arah dengan v).
Dit : I = …. ?

Karena dipahami massa dan kecepatan benda , maka impuls sanggup dijumlah menurut rumus impuls selaku pergantian momentum. Sebagai materi perbadingan , mari kita kerjakan secara bertahap.

Momentum permulaan bola :
⇒ p = m . v
⇒ p = 0 ,02 (4)
⇒ p = 0 ,08 kg m/s

Momentum bola sesudah membentur tembok
⇒ p’ = m . v’
⇒ p’ = 0 ,02 (-2)
⇒ p’ = -0 ,04 kg m/s

Impuls atau pergantian momentumnya yakni :
⇒ I = Δp
⇒ I = p’ – p
⇒ I = -0 ,04 – 0 ,08
⇒ I = -0 ,12 N s

Penyelesaian ringkas :
⇒ I = m (v’ – v)
⇒ I = 0 ,02 (-2 – 4)
⇒ I = 0 ,02(-6)
⇒ I = -0 ,12 N s

Tanda negatif mengobrol bahwa gaya penghambat yang diberikan tembok melakukan pekerjaan dalam arah yang bertentangan dengan arah gerak bola sebelum menumbuk dinding. Dalam hal ini , gaya hambat tembok tidak hanya menghasilkan kecepatan bola menyusut , tapi juga berubah arah.

Soal 3 : Menentukan Impuls yang Bekerja pada Benda

Sebuah benda bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Benda tersebut kemudian terpantul sehingga meraih ketinggian 2 ,5 meter. Jika percepatan gravitasi 10 m/s² , maka impuls yang melakukan pekerjaan pada benda yakni ….
A. 30√2 N.s
B. 20√2 N.s
C. 10√2 N.s
D. 10 N.s
E. 4 N.s

Pembahasan :
Dik : m = 2 kg , vo = 0 , h = 10 m , h’ = 2 ,5 m , g = 10 m/s²
Dit : I = …. ?

Dalam urusan ini , selain desain impuls dan saat-saat , ada satu lagi desain yang digunakan yakni desain gerak lurus berubah beraturan (gerak jatuh bebas). Impuls yang ditanya ialah pergantian saat-saat benda. Dan pergantian saat-saat tersebut ditinjau menurut posisi benda sebelum dan sesudah terpantul.

Dalam hal ini , untuk mengenali pergantian momentumnya , kita mesti menyaksikan kecepatan benda sesaat sebelum mengenai tanah dan kecepatan benda sesudah terpantul. Kecepatan sebelum mengenai tanah sanggup dijumlah dengan desain gerak jatuh bebas selaku berikut:
⇒ v² = vo² + 2gh

Karena kecepatan permulaan gerak jatuh bebas sama dengan nol , maka :
⇒ v² = 2gh
⇒ v² = 2 (10) (10)
⇒ v² = 200
⇒ v = √200
⇒ v = 10√2 m/s

Kecepatan benda sesudah terpantul sanggup dijumlah dengan rumus berikut:
⇒ v’ = -√2 g h
⇒ v’ = -√2 g h
⇒ v’ = -√2 (10) (2 ,5)
⇒ v’ = -√50
⇒ v’ = -5√2 m/s
Tanda negatif mengobrol bahwa arahnya bertentangan dengan arah semula.

Dengan demikian , impuls atau pergantian momentumnya adalah:
⇒ I = m (v’ – v)
⇒ I = 2 (-5√2 – 10√2)
⇒ I = 2(-15√2)
⇒ I = -30√2 Ns

Penyelesaian ringkas :
⇒ I = m (v’ – v)
⇒ I = m (-√2 g h’ – √2 g h)
⇒ I = 2 (-√2 (10) (2 ,5) – √2 (10) (10))
⇒ I = 2(-15√2)
⇒ I = -30√2 Ns

Jadi , impuls yang melakukan pekerjaan pada benda yakni -30√2 Ns dan tanda negatif mengobrol arah.

Soal 4 : Menentukan Kecepatan Akhir Benda

Grafik hubungan gaya F dan waktu t selama gaya itu melakukan pekerjaan pada benda ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Jika massa benda tersebut 3 kg dan mula-mula dalam kondisi membisu , maka kecepatan simpulan benda yakni ….
A. 25 m/s
B. 20 m/s
C. 15 m/s
D. 10 m/s
E. 5 m/s

Pembahasan :
Dik : vo = 0 , m = 3 kg
Dit : v = … ?

Jika grafik F-vs-t dipahami , maka besar impuls akan sama dengan luas wilayah di bawah grafiknya , Pada soal , grafiknya berupa trapesium , sehingga berlaku:
⇒ I = luas trapesium
⇒ I = ½ (jumlah segi sejajar) . t
⇒ I = ½ {(12 – 3) + (9 – 3)} . 4
⇒ I = ½ (9 + 6) . 4
⇒ I = 2 (15)
⇒ I = 30 Ns

Karena impuls ialah pergantian saat-saat , maka:
⇒ I = m (v – vo)
⇒ 30 = 3 (v – 0)
⇒ 30 = 3v
⇒ v = 10 m/s

Jadi , kecepatan simpulan benda tersebut yakni 10 m/s.

Soal 5 : Menentukan Besar Impuls Gaya

Sebuah peluru karet berupa bola bermassa 60 gram ditembakkan horizontal menuju tembok dengan kecepatan 50 m/s kemudian dipantulkan ke arah berlawanan. Jika bola dipantulkan dengan laju yang serupa , maka bola mendapatkan impuls sebesar ….
A. 12 N.s
B. 6 N.s
C. 5 N.s
D. 3 N.s
E. 2 N.s

Pembahasan :
Dik : m = 60 g = 0 ,06 kg , v = 50 m/s , v’ = -50 m/s
Dit : I = …. ?

Berdasarkan desain impuls dan saat-saat :
⇒ I = m (v’ – v)
⇒ I = 0 ,06 (-50 – 50)
⇒ I = 0 ,06 (-100)
⇒ I = -6 Ns

Jadi , bola tersebut mendapatkan impuls sebesar Ns. Tanda negatif mengobrol arah.

Demikianlah pembahasan beberapa soal cobaan nasional (UN0 bidang studi fisika perihal impuls gaya. Jika pembahasan soal cobaan perihal impuls ini berfaedah , bantu kami membagikannya terhadap teman-teman anda lewat tombol share di bawah ini. Terimakasih.