Momentum Linear Momentum Linear dan Impuls
Fisika SMAMA XI
124
Contoh Soal 1
Sebuah tomat bermassa 25 gram jatuh dari keranjangnya pada ketinggian 1 m. Tomat menempuh 1,5 cm kira-kira setengah diameternya setelah
pertama kali menyentuh permukan lantai, sebelum akhirnya pecah. a.
Carilah impuls yang dikerjakan lantai pada tomat b.
Berapa kira-kira waktu tumbukan tomat? c.
Berapa kira-kira gaya rata-rata yang dikerjakan lantai pada tomat? Penyelesaian :
Diketahui : m
= 25 gram = 0,025 kg h
= 1 m, x = 1,5 cm = 0,015 m
Jawab : Impuls menimbulkan perubahan momentum. Kita bisa menghitung
impuls dengan menghitung perubahan momentum yang diakibatkannya. Kecepatan tomat saat mencapai lantai dapat dicari dari hubungan :
2
= 2gh
dengan g adalah percepatan gravitasi di tempat itu, h adalah ketinggian tomat mulai jatuh.
Momentum tomat tepat sebelum menyentuh lantai : p = m
= 0,025kg 4,4 mdet = 0,11 kg mdet Momentum tomat setelah menyentuh lantai:
p = m =0,025kg 0 mdet karena tomat diam setelah menyentuh lantai.
Perubahan momentum tomat = 0 – 0,11 kg mdet. = -0,11 kg mdet.
Impuls yang diberikan lantai 0,11 kg mdet. a.
Waktu tumbukan tomat Kelajuan rata-rata tomat selama tumbukan
= = 2,2 mdet.
maka waktu tumbukan :
b. Gaya rata-rata =
= 16 N
125
Fisika SMAMA XI
Contoh Soal 2
Seorang pemain sepak bola menendang bola sehingga bola memiliki kelajuan 25 mdet. Massa bola 0,5 kg.
a. Berapa impuls yang diberikan oleh pemain kepada bola?
b. Jika kaki pemain menyentuh bola selama 0,006 detik, berapa gaya
rata-rata yang diberikan kaki pada bola? Penyelesaian :
Diketahui:
= 0 mdet
t
= 25 mdet t = 0,006 detik
m = 0,5 kg
Jawab : a.
Perubahan momentum yang terjadi dapat dicari dengan menggunakan persamaan 5.4
I = m
t
– m = 0,5 . 25 kg – 0,5 . 0 mdet
= 12,5 kgmdet b.
Gaya rata-rata yang diberikan pada bola sama dengan impuls yang diberikan pada bola dibagi waktu terjadinya gaya. Dengan
menggunakan persamaan 2 kita bisa mencari gaya rata-rata yang diberikan kaki pada bola.
Sebuah bola tenis dilempar mengenai dinding dengan kelajuan 50 mdet sehingga bola membalik dengan besar kelajuan sama dengan kelajuan
mula-mula, tetapi arahnya berlawanan. Massa bola 0,2kg. a.
Berapa besar impuls yang diberikan pada dinding? b.
Bola menyentuh dinding selama 0,002 detik. Berapa gaya rata-rata yang dikerjakan pada dinding oleh bola?
Contoh Soal 3
Fisika SMAMA XI
126
Penyelesaian : Bola kita anggap mula-mula bergerak ke arah sumbu x positif, sehingga
kecepatannya positif, lalu bola membalik, kecepatan setelah membalik bertanda negatif.
Diketahui
: bola
= 50 mdetik
t
bola = –50 mdet
m = 0,2 kg
t = 0,002 detik
Jawab : a.
Impuls yang diberikan pada dinding: I
= m
t
– m = 0,2 –50 – 50
= –20 kg mdet Tampak bahwa jika kecepatan awal bola kita beri tanda positif
perubahan momentum bernilai negatif, maka impuls yang diberikan bernilai negatif. Perubahan momentum bernilai negatif bisa terjadi
pada kasus kecepatan akhir berlawanan arah dengan kecepatan mula- mula atau kecepatan akhir lebih kecil dari kecepatan semula. Impuls
yang negatif menunjukkan gaya yang diberikan pada bola berlawanan arah dengan arah kecepatan awal bola.
Jika impuls bernilai positif atau searah dengan kecepatan awal benda maka gaya yang diberikan pada benda mempercepat atau menambah
kecepatan awal benda.
b. Gaya rata-rata yang diberikan dinding pada bola :
Gaya rata-rata sangat besar dan berlawanan arah dengan kecepatan awal.