Dalam pembelajaran Fisika, memahami konsep momentum dan impuls serta hukum kekekalan momentum sangatlah penting, terutama untuk menghadapi Tes Kemampuan Akademik (TKA). Blog ini menyajikan kumpulan soal lengkap beserta pembahasan mendetail yang dirancang untuk membantu siswa memahami materi tersebut dengan lebih baik dan siap menghadapi ujian. Melalui latihan soal yang variatif dan penjelasan langkah demi langkah, Anda akan lebih mudah menguasai konsep dasar serta aplikasinya dalam berbagai soal TKA.
Nomor 1
Bola dengan massa 0,1 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s, dipukul dengan gaya 1.000 N dengan arah berlawanan sehingga lajunya menjadi 40 m/s. Lama pemukul menyentuh bola adalah ....
a. 2 x 10³ s
b. 3 x 10³ s
c. 4 x 10³ s
d. 5 x 10³ s
e. 6 x 10³ s
Pembahasan :
Diketahui :
F = 1.000 N
\begin{align*}
F\cdot \Delta t &= m\cdot \Delta v \\
1000\cdot \Delta t &= 0,1\cdot 40 \\
\frac{1}{1000} \cdot 1000\cdot \Delta t &= 0,1\cdot 40 \cdot \frac{1}{1000}\\
\Delta t &= 0,1\cdot 40 \cdot \frac{1}{1000}\\
&= 4\times 10^{-3} \quad \textrm{s}\\
\end{align*}v = 20 m/s
m = 0,1 kg
Ditanyakan : Δt =?
Jawaban : c
Nomor 2
Bola bermassa 0,3 kg dengan kecepatan 10 m/s mengenai pemukul, sesudah dipukul kecepatannya menjadi 50 m/s dalam arah berlawanan. Besar impulsnya adalah ....
a. 20 Ns
b. 18 Ns
c. 16 Ns
d. 12 Ns
e. 10 Ns
Pembahasan :
Diketahui :
m = 0,3 kg
v = 10 m/s
v’ = -50 m/s
Δv = v’ – v = -50 – 10 = -60 m/s
Ditanyakan : I = ?
Jawaban : b
Nomor 3
Bola dengan massa 0,5 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m dan oleh lantai dipantulkan setinggi 5 m. Jika bola bersentuhan dengan lantai selama 0,1 s; besar gaya impuls adalah ....
a. 250 N
b. 200 N
c. 150 N
d. 100 N
e. 50 N
Pembahasan :
Diketahui :
m = 0,5 kg
Δt = 0,1 s
Ditanyakan : F = ?
Jawaban : c
Nomor 4
Benda A dan B masing-masing bermassa 3 kg dan 2 kg seperti gambar berikut.
Jika sesudah tumbukan kedua benda menjadi satu, kecepatan kedua benda sesaat sesudah tumbukan adalah ....
a. 1 m/s arah ke kiri
b. 1 m/s arah ke kanan
c. 5 m/s arah ke kiri
d. 7 m/s arah ke kiri
e. 7 m/s arah ke kanan
Pembahasan :
Karena setelah bertumbukan kedua benda menjadi satu, maka jenis tumbukannya adalah tumbukan tidak lenting sama sekali sehingga :
Karena bernilai negatif, maka kedua benda bergerak ke kiri
Jawaban : a
Nomor 5
Sebuah benda (m = 5 ton) yang diam tiba-tiba pecah menjadi 2 bagian masing-masing m₁ = 2 ton dan m₂ = 3 ton. Jika m₁ bergerak dengan kecepatan 30 m/s ke kanan, kecepatan m₂ adalah ....
a. 10 m/s ke kiri
b. 10 m/s ke kanan
c. 20 m/s ke kiri
d. 20 m/s ke kanan
e. 50 m/s ke kiri
Pembahasan :
\begin{align*}
mv &= m_1v_1 + m_2v_2 \\
5.000\cdot 0 &= 2.000\cdot 30 + 3.000 \cdot v_2 \\
-60.000 + 0 &= -60.000 + 60.000 + 6.000 v_2 \\
-60.000 \times \frac{1}{6.000} &= 6.000 v_2 \times \frac{1}{6.000} \\
v_2 &= -10 \quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
karena v₂ bertanda negatif, maka v₂ bergerak ke kiri.
Jawaban : a
Nomor 6
Peluru dengan massa 10 g dan kecepatan 1.000 m/s menembus sebuah balok yang mempunyai massa 100 kg yang diam di atas bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah menembus balok 100 m/s, kecepatan balok karena tertembus peluru adalah....
a. 900 m/s
b. 90 m/s
c. 9 m/s
d. 0,9 m/s
e. 0,09 m/s
Pembahasan :
\begin{align*}
m_1v_1 + m_2v_2 &= m_1v'_1 + m_2v'_2 \\
10\cdot 10^{-3}\cdot 1.000 + 100 \cdot 0&= 10\cdot 10^{-3}\cdot 100 + 100 \cdot v_2 \\
10 &=1 + 100 v_2 \\
9 &= 100 v_2 \\
v_2 &= 0,09 \quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
Jawaban : e
Nomor 7
Sebuah balok dengan massa 49,9 kg digantung dengan seutas tali yang panjangnya 150 cm seperti gambar berikut.
Sebuah peluru (m = 0,1 kg) ditembakkan pada balok. Setelah peluru bersarang di dalam balok, balok naik setinggi 5 cm. Kecepatan peluru saat sebelum terjadi tumbukan adalah
a. 0,5 m/s
b. 5 m/s
c. 50 m/s
d. 500 m/s
e. 5.000 m/s
Pembahasan :
Kecepatan balok dan peluru yang bersarang didalam balok setelah tumbukan :
\(v'=\sqrt{2gh} = \sqrt{2\cdot 10\cdot 0,05} =1 \quad \textrm{m/s} \)
Karena peluru bersarang di dalam balok, maka tumbukannya bersifat tidak lenting sama sekali, sehingga :
\begin{align*}
m_pv_p + m_b v_b &= (m_p+ m_b)v' \\
0,1 \cdot v_p + 49,9 \cdot 0 &= (0,1+ 49,9)\cdot 1 \\
0,1v_p &=50 \\
v_p &= 500 \quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
Jawaban : d
Nomor 8
Benda A bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s menumbuk benda B bermassa 1 kg yang diam. Jika tumbukan kedua benda lenting sempurna, kecepatan benda pertama dan kedua setelah tumbukan adalah ....
a. v\(_A\)' = 2 m/s dan v\(_B\)' = - 2 m/s
b. v\(_A\)' = 1 m/s dan v\(_B\)' = 6 m /s
c. v\(_A\)' = 1 m/s dan v\(_B\)' = 4 m/s
d. v\(_A\)' = 1 m/s dan v\(_B\)' = 3 m/s
e. v\(_A\)' = 1 m/s dan v\(_B\)' = 2 m/s
Pembahasan :
\begin{align*}
m_Av_A + m_B v_B &= m_Av'_A + m_B v'_B \\
2 \cdot 3+ 1 \cdot 0 &= 2v'_A + 1v'_B \\
6 &=2v'_A + v'_B \quad \textrm{............... (1) }\\
\end{align*}
karena tumbukan lenting sempurna maka koefisien restitusinya e = 1, sehingga :
\begin{align*}
e &= \frac{-\Delta v'}{\Delta v} \\
e &= \frac{-(v'_A - v'_B)}{(v_A - v_B)} \\
1&= \frac{-(v'_A - v'_B)}{(3 - 0)} \\
1&= \frac{-v'_A + v'_B)}{3} \\
3 &=-v'_A + v'_B\quad \textrm{............... (2) }\\
\end{align*}
Eliminasi persamaan (1) dan (2)
\begin{align*}
6 &= 2v'_A + v'_B \\
3 &= -v'_A + v'_B \\
........&...................... \quad -\\
\end{align*}
\begin{align*}
3 &=3v'_A \\
v'A &= 1\quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
Untuk v’\(_B\) substitusi ke persamaan (2) :
\begin{align*}
3 &=-v'_A + v'_B \\
3 &=-1 + v'_B \\
v'_B &= 4\quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
Jawaban : c
Nomor 9
Dua buah bola A dan B bermassa masing-masing 3 kg dan 2 kg, bergerak saling mendekati dengan kecepatan VA = 5 m/s dan ve 2,5 m/s. Keduanya bertumbukan lenting sempurna. Kecepatan bola A setelah tumbukan adalah.....
a. -5 m/s
b. -1 m/s
c. 1 m/s
d. 2 m/s
e. 5 m/s
Pembahasan :
\begin{align*}
m_Av_A + m_B v_B &= m_Av'_A + m_B v'_B \\
3 \cdot 5+ 2 \cdot (-2,5)&= 3v'_A + 2v'_B \\
10 &=3v'_A + 2v'_B \quad \textrm{............... (1) }\\
\end{align*}
karena tumbukan lenting sempurna maka koefisien restitusinya e = 1, sehingga :
\begin{align*}
e &= \frac{-\Delta v'}{\Delta v} \\
e &= \frac{-(v'_A - v'_B)}{(v_A - v_B)} \\
1&= \frac{-(v'_A - v'_B)}{(5 - (-2,5))} \\
1&= \frac{-v'_A + v'_B)}{7,5} \\
7,5 &=-v'_A + v'_B\quad \textrm{............... (2) }\\
\end{align*}
Eliminasi persamaan (1) dan (2)
\begin{align*}
10 &= 3v'_A + 2v'_B | \times 1 \\
7,5 &= -v'_A + v'_B | \times 2 \\
\end{align*}
Sehingga :
\begin{align*}
10 &= 3v'_A + 2v'_B \\
15 &= -2v'_A + 2v'_B \\
.......&.......................... -
\end{align*}
\begin{align*}
-5 &=5v'_A \\
v'A &= -1\quad \textrm{m/s}\\
\end{align*}
Jawaban : b
Nomor 10
Sebuah peluru keluar dari moncong sebuah senapan dengan kecepatan 500 m/s. Massa peluru 20 g dan waktu kontak antara senapan dan bahu adalah 0,5 s. Banyaknya peluru yang keluar secara berturut-turut dari senapan sebelum penembak terjatuh jika penembak hanya mampu menahan gaya sebesar 200 N adalah ....
a. 10 peluru
b. 9 peluru
c. 8 peluru
d. 7 peluru
e. 6 peluru
Pembahasan :
\begin{align*}
F\cdot \Delta t &= n\cdot m\cdot \Delta v \\
200\cdot 0,5 &= n\cdot 0,02 \cdot 500 \\
100 &= 10n \\
n &= 10 \quad \textrm{peluru}\\
\end{align*}
Jawaban : a
Nomor 11
Seorang nelayan menaiki perahu yang bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Massa perahu dan orang masing-masing 200 kg dan 50 kg. Pada suatu saat, orang meloncat dari perahu dengan kecepatan 8 m/s searah gerak perahu, maka kecepatan perahu sesaat setelah orang tadi meloncat adalah..
a. 1 m/s
b. 2 m/s
c. 3 m/s
d. 4 m/s
e. 6 m/s
Pembahasan :
\begin{align*}
(m_p + m_o) v &= m_pv'_p + m_o v'_o \\
(200 + 50) 4 &= 200\cdot v'_p + 50 \cdot 8 \\
1000 &= 200\cdot v'_p + 400\\
600 &= 200\cdot v'_p \\
v'_p &= 3 \quad \textrm{m/s}
\end{align*}
Jawaban : c
Nomor 12
Anton dan Budi sedang bermain tarik tambang. Massa Anton 60 kg dan massa Budi 40 kg. Mula-mula tali tegang, namun tiba-tiba tali putus dan Anton terpelanting ke kiri dengan kecepatan 5 m/s. Berapa kecepatan dan ke mana arah Budi terpelanting?
Pembahasan :
\begin{align*}
m_Av_A + m_Bv_B &= m_Av'_A + m_B v'_B \\
0 &= 60\cdot (-5) + 40 \cdot v'_B \\
0 &= -300\cdot v'_p + 40v'_B\\
40v'_B &= 300\\
v'_B &= 7,5 \quad \textrm{m/s}
\end{align*}
Karena kecepatan Budi positif maka Budi terpelanting ke kanan.
