Impuls dan momentum SBMPTN, contoh soal dan pembahasan

Nomor 1
Bola bermassa 20 gram dilempar dengan kecepatan v1 = 4 m/s ke kiri. Setelah membentur tembok bola memantul dengan kecepatan v2 = 2 m/s ke kanan. Besar impuls yang dihasilkan adalah...

A. 0,24 Ns
B. 0,12 Ns
C. 0,08 Ns
D. 0,06 Ns
E. 0,04 Ns

Pembahasan:
Diketahui:
m = 20 g = 0,02 kg
v1 = – 4 m/s (ke kiri)
v2 = 2 m/s
Ditanya: I = ...
Jawab:
I = mv2 – mv1
I = 0,02 kg . 2 m/s – 0,02 kg (– 4 m/s)
I = 0,04 Ns + 0,08 Ns = 0,12 Ns
Jawaban: B

Nomor 2
Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian X seperti pada gambar berikut.

A. 60 cm
B. 70 cm
C. 100 cm
D. 125 cm
E. 150 cm




Nomor 3
Bola bermassa 200 gram yang dilepaskan memantul pada lantai seperti terlihat pada gambar.

Jika tinggi pantulan ke dua ¼ h, maka tinggi pantulan pertama adalah...
A. 7 m
B. 6 m
C. 5 m
D. 4 m
E. 2 m

Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:


Nomor 4
Perhatikan gambar berikut!

Mula-mula bola dilepaskan dari posisi 1 dan setelah menyentuh lantai bola memantul. Jika g = 10 m/s2, maka tinggi h adalah...
A. 74 cm
B. 70 cm
C. 66 cm
D. 64 cm
E. 60 cm

Pembahasan:
Untuk mengetahui nilai pantulan pertama h1, gunakan persamaan koefisien restitusi:


Nomor 4
Dua benda saling bertumbukan lenting sempurna. Pada kejadian itu:

1. Energi kinetik total tetap.
2. Tidak timbul panas maupun suara.
3. Setelah tumbukan kedua benda terpisah.
4. Terjadi peristiwa aksi reaksi

Pernyataan yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 2 dan 4
D. 4 saja
E. 1, 2, 3, dan 4

Pembahasan
Pernyataan 1 benar karena pada tumbukan lenting sempurna, momentum dan energi kinetik tetap.
Pernyataan 2 benar karena pada tumbukan lenting sempurna tidak ada energi yang keluar.
Pernyataan 3 benar karena jika kedua benda terpisah berarti tumbukan tidak lenting sama sekali.
Pernyataan 4 benar karena ketika benda bertumbukan maka akan muncul gaya aksi-reaksi.
Jawaban: E

Nomor 5
Sebuah benda bemassa 2 kg yang sedang bergerak dengan laju tetap tiba-tiba menunbuk karung pasir sehingga gaya F sebagai fungsi waktu seperti terlihat pada grafik dibawah. Perubahan laju selama 4 detik pertama adalah...

A. 11,6 m/s
B. 10,6 m/s
C. 9,6 m/s
D. 8,6 m/s
E. 7,6 m/s

Pembahasan
Persamaan F pada grafik tersebut adalah 4 - (4/40) t = 4 - 0,1 t
Pada t = 4 sekon, F = 4 - 0,1 (4) = 3,6 N.
Pada grafik F-t, impuls adalah luas dibawah grafik (bangun trapesium (garis warna merah)):

I = (4 + 3,6 ) . 1/2 . 4 = 15,2 Ns
I = m (v2- v1) = m Δ
15,2 = 2 Δv
Δv = 7,6 m/s
Jawaban: E

Nomor 6
Grafik berikut menyatakan gaya yang bekerja pada benda bermassa 2 kg.pada selang waktu 4 sekon. Jika benda mula-mula diam, maka besarnya energi kinetik setelah 4 sekon adalah...
A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400J

Pembahasan
Impuls adalah luas daerah dibawah grafik.

I = 1/2 . alas . tinggi = 1/2 . 4 . 10 = 20 Ns
I = mv2 - mv1
20 = mv2 - 0
mv2 = 20 Ns
EK = 1/2 (mv2)² / m = 1/2 (20)² / 2 = 100 J
Jawaban: B


Nomor 7
Sebuah bola bermassa 0,3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s menunbuk sebuah bola lain yang bermassa 0,2 kg mula-mula diam. Jika setelah tumbukan pertama diam maka kecepatan bola kedua adalah...
A. 6 m/s
B. 5 m/s
C. 4 m/s
D. 3 m/s
E. 2 m/s

Pembahasan
Hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
0,3 (2) + 0,2 (0) = 0,3 (0) + 0,2 v2'
v2' = 3 m/s
Jawaban: D