Soal Latihan Momentum, Impuls dan Tumbukan Sagufindo Kinarya (4.1 s.d 4.4)

Soal Latihan 4.1

Sebuah benda massanya 800 gram mula-mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s kemudian benda tersebut dipukul dengan sebuah gaya dalam arah yang sama dengan gerakan benda sehingga kecepatannya menjadi 6 m/s. Jika pemukul menyentuh bola selama 0,01 s, hitung besar gaya yang bekerja.

Diketahui :
m = 800 gram = 0,8 kg
$v_1$ = 2 m/s
$v_2$ = 6 m/s
$\Delta t$ = 0,01 s
 
Ditanya :
F = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} F \times \Delta t &= m(v_2 - v_1) \nonumber\\ F \times 0,01 &= 0,8(6 - 2) \nonumber\\ F \times 0,01 &= 0,8 \times 4 \nonumber\\ F &=\frac{0,8 \times 4}{0,01} \nonumber\\ &= 320 \ N \nonumber\\ \end{aligned}$$

Soal Latihan 4.2

Perhatikan gambar berikut!

Kedua mobil setelah bertumbukan bergerak bersama dengan kecepatan 17,5 m/s, maka massa truk (M) adalah...

Diketahui :
$m_1$ = 500 kg
$m_2$ = M
$v_1$ = 40 m/s
$v_2$ = 10 m/s
${v_1}'$ = ${v_2}'$ = v = 17,5 m/s
 
Ditanya :
$m_2$ = M = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} (m_1 \times v_1) + (m_2 \times v_2) &= ({m_1}'\times {v_1}') + ({m_2}' \times {v_2}') \nonumber\\ (500 \times 40)+(M \times 10) &= (500 \times 17,5) + (M \times 17,5) \nonumber\\ 20.000 + 10 M &= 8.750 + 17,5 M \nonumber\\ 17,5 M - 10 M &= 20.000 - 8.750 \nonumber\\ 7,5 M &= 11.250 \nonumber\\ M &= \frac{11.250}{7,5} \nonumber\\ &= 1.500 \ kg \nonumber \end{aligned}$$

Soal Latihan 4.3

Dua orang nelayan berada dalam perahu yang bergerak dengan kecepatan 2 m/s ke arah timur. Jika massa perahu 150 kg dan massa masing-masing nelayan 50 kg, berapa kecepatan perahu sesudah seorang nelayan meloncat dari perahu dengan kecepatan 3m/s berlawanan arah dengan gerak perahu.

Diketahui :
$v_{2 \ nelayan \ \& \ perahu}$ = 2 m/s ke timur
$m_{perahu}$ = 150 kg
$m_{1 \ nelayan}$ = 50 kg
${v'_{1 \ nelayan}}$ = 3 m/s ke barat

Ditanya :
$v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu}$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} (m_n + m_n + m_p) \times  v_{np} &= (m_n + m_p)v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu}  + (m_n \times v'_{1 \ nelayan}) \nonumber\\ (50+50+150) \times 2 &= (50 +150) v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu} + (50 \times (-3)) \nonumber\\ 250 \times 2 &= (200 \times v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu}) + (50 \times (-3)) \nonumber\\ 500 &= 200 v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu}) - 150 \nonumber\\ 200 v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu} &= 500 +150 \nonumber\\ v'_{1 \ nelayan \ \& \ perahu}&=\frac{650}{200} \nonumber\\ &= 3,25 \ m/s \nonumber \end{aligned}$$

Soal Latihan 4.4

Dua pria masing-masing massanya 50 kg berada di dalam perahu yang massanya 200 kg, meluncur dengan kecepatan 4 m/s di sungai. Jika salah seorang meloncat ke depan searah dengan laju perahu dengan kecepatan 2 m/s, berapakah besar kecepatan perahu dan salah seorang penumpangnya?

Diketahui :
$m_{pria}$ = 50 kg
$m_{perahu}$ = 200 kg
$v_{perahu}$ = 4 m/s
$v'_{pria \ 1}$ = 2 m/s searah dengan perahu
 
Ditanya :
$v'_{p2 \ dan \ perahu}$ = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} (m_{p1} + m_{p2} + m_{perahu}) \times v_{perahu} &= m_{p1} \times v'_{p1} + [(m_{p2}+m_{perahu}) \times v'_{p2 \ dan \ perahu}] \nonumber\\ (50 + 50 + 200) \times 4 &= (50 \times 2) + [(50+200) \times v'_{p2 \ dan \ perahu}] \nonumber\\ 300 \times 4 &= 100 + 250 \ v'_{p2 \ dan \ perahu} \nonumber\\ 250 \ v'_{p2 \ dan \ perahu} &= 1.200 - 100 \nonumber\\ 250 \ v'_{p2 \ dan \ perahu} &= 1.100 \nonumber\\ v'_{p2 \ dan \ perahu} &= \frac{1.100}{250} \nonumber\\ &= 4,4 \ m/s \ searah \ dengan \ perahu \nonumber \end{aligned}$$

Baca Juga Bab 4 Momentum Impuls da Tumbukan

Soal Latihan 4.1, 4.2, 4.3, 4.4
Soal Latihan 4.5, 4.6, 4.7
Uji Prestasi Mandiri 4.1
Soal Latihan 4.8, 4.9
Soal Latihan 4.10, 4.11, 4.12
Uji Prestasi Mandiri 4.2