TUMBUKAN ( SOAL DAN PENYELESAIAN)

 

Soal 1

Sebuah bola bermassa 0,5 kg mendapat gaya sebesar 8 N selama 0,25 sekon.
Hitung besar impuls yang diterima bola!

Jawaban:

I=F×Δt=8×0,25=2Ns

Pembahasan:
Impuls adalah hasil kali gaya dengan waktu bekerjanya gaya.

---

Sebuah bola bermassa 0,5 kg dikenai gaya sebesar 10 N selama 0,2 sekon.
Berapakah impuls yang diterima bola?

Jawaban:

I=F×Δt=10×0,2=2Ns

Pembahasan:
Impuls adalah hasil kali gaya dengan selang waktu bekerjanya gaya.

Soal 2

Sebuah bola bermassa 0,2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 6 m/s ke kanan, setelah dipukul kecepatannya menjadi 8 m/s ke kiri.
Tentukan impuls yang dialami bola!

Jawaban:

I=m(v2​−v1​)=0,2(−8−6)=−2,8Ns

Pembahasan:
Tanda negatif artinya arah impuls berlawanan dengan arah kecepatan awal.

Sebuah bola bermassa 0,2 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 5 m/s ke kanan. Setelah dipukul, arah bola berbalik dan kecepatannya menjadi 15 m/s ke kiri.
Hitunglah impuls yang bekerja pada bola!

Jawaban:
Ambil arah ke kanan sebagai positif.

v1​=+5m/s,v2​=−15m/s I=m(v2​−v1​)=0,2(−15−5)=0,2(−20)=−4Ns

Pembahasan:
Tanda negatif menunjukkan arah impuls berlawanan dengan arah gerak semula.
Besar impuls = 4 Ns.

---

Soal 3

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s menumbuk benda diam bermassa 1 kg. Setelah tumbukan, keduanya menyatu.
Hitung kecepatan akhir keduanya!

Jawaban:

m1​v1​+m2​v2​=(m1​+m2​)v′ 2(3)+1(0)=3v′⇒v′=2m/s

Pembahasan:
Karena tumbukan tidak lenting sempurna, benda menyatu dengan kecepatan akhir 2 m/s.

Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s menumbuk benda diam bermassa 1 kg. Setelah tumbukan keduanya bergerak bersama.
Hitunglah kecepatan setelah tumbukan!

Jawaban:
Gunakan hukum kekekalan momentum:

m1​v1​+m2​v2​=(m1​+m2​)v′ (2)(4)+(1)(0)=(3)v′⇒v′=38​=2,67m/s

Pembahasan:
Karena tumbukan tidak lenting sempurna, benda bergerak bersama dengan kecepatan akhir 2,67 m/s.

---

Soal 4

Sebuah bola bermassa 0,4 kg berubah kecepatannya dari 12 m/s menjadi 4 m/s dalam waktu 0,2 sekon.
Hitung gaya rata-rata yang bekerja pada bola!

Jawaban:

I=Δp=m(v2​−v1​)=0,4(4−12)=−3,2Ns F=ΔtI​=0,2−3,2​=−16N

Pembahasan:
Gaya sebesar 16 N bekerja berlawanan arah dengan gerak bola.

Sebuah bola bermassa 0,4 kg berubah kecepatannya dari 10 m/s menjadi 2 m/s karena gaya selama 0,1 sekon.
Hitung gaya rata-rata yang bekerja!

Jawaban:

I=Δp=m(v2​−v1​)=0,4(2−10)=−3,2Ns F=ΔtI​=0,1−3,2​=−32N

Pembahasan:
Gaya rata-rata = 32 N, arahnya berlawanan dengan gerak bola.

---

Soal 5

Sebuah bola bermassa 0,5 kg dijatuhkan dari ketinggian sehingga kecepatan sebelum membentur tanah 10 m/s, dan setelah memantul kecepatannya 6 m/s ke atas.
Hitung impuls yang diberikan tanah pada bola!

Jawaban:
Ambil arah ke bawah positif.

I=m(v2​−v1​)=0,5(−6−10)=−8Ns

Pembahasan:
Besar impuls = 8 Ns, arahnya ke atas (berlawanan arah gerak jatuh).

---

Soal 6

Sebuah peluru bermassa 0,02 kg ditembakkan dari senapan dengan kecepatan 400 m/s.
Hitung momentum peluru saat meninggalkan laras!

Jawaban:

p=m×v=0,02×400=8kg\cdotpm/s

Pembahasan:
Momentum adalah hasil kali massa dengan kecepatan.

---

Soal 7

Sebuah benda bermassa 3 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Gaya konstan 9 N bekerja padanya selama 1 detik.
Hitung kecepatan akhirnya!

Jawaban:

I=FΔt=9(1)=9Ns I=Δp=m(v2​−v1​) 9=3(v2​−2)⇒v2​=5m/s

Pembahasan:
Kecepatan akhir setelah mendapat gaya adalah 5 m/s.

---

Soal 8

Sebuah bola tenis bermassa 0,1 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s ke kanan dan dipukul sehingga kembali ke kiri dengan kecepatan 30 m/s.
Hitung impuls yang diberikan raket pada bola!

Jawaban:

I=m(v2​−v1​)=0,1(−30−20)=−5Ns

Pembahasan:
Besar impuls = 5 Ns, arah berlawanan dengan gerak awal bola.

---

Soal 9

Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 3 m/s.
Tentukan momentum benda tersebut!

Jawaban:

p=m×v=4×3=12kg\cdotpm/s

Pembahasan:
Momentum menyatakan ukuran kesukaran menghentikan benda yang bergerak.

Dua benda A dan B masing-masing bermassa 3 kg dan 2 kg bergerak berlawanan arah.
A bergerak ke kanan dengan 4 m/s, B ke kiri dengan 6 m/s.
Tentukan momentum total sistem!

Jawaban:
Ambil arah ke kanan positif:

ptotal​=(3)(4)+(2)(−6)=12−12=0

Pembahasan:
Momentum total = 0, artinya sistem memiliki momentum total nol (gerak berimbang).

---

Soal 10

Dua benda bermassa 2 kg dan 3 kg bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 5 m/s dan 3 m/s.
Hitung momentum total sistem (ambil arah benda pertama positif)!

Jawaban:

ptotal​=(2)(5)+(3)(−3)=10−9=1kg\cdotpm/s

Pembahasan:
Momentum total sistem = 1 kg·m/s ke arah gerak benda pertama.

👉Indikator: Peserta didik menjelaskan dan menerapkan persamaan impuls dan momentum

 

Soal 1 — Hukum kekekalan momentum (tumbukan lenting sempurna)

Sebuah bola A bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s menumbuk bola B bermassa 1 kg yang diam. Setelah tumbukan lenting sempurna, tentukan kecepatan masing-masing bola!

Jawab:
Untuk tumbukan lenting sempurna satu dimensi:

vA2​=m1​+m2​m1​−m2​​vA1​+m1​+m2​2m2​​vB1​ vB2​=m1​+m2​2m1​​vA1​+m1​+m2​m2​−m1​​vB1​

Karena vB1​=0:

vA2​=2+12−1​(4)=31​(4)=1,33 m/s vB2​=2+12(2)​(4)=34​(4)=2,67 m/s

Pembahasan:
Momentum dan energi kinetik sama-sama kekal. Bola A melambat, bola B bergerak ke depan.

---

Soal 2 — Tumbukan tidak lenting sempurna (menyatu)

Sebuah peluru bermassa 0,02 kg ditembakkan dengan kecepatan 400 m/s ke balok kayu 2 kg yang diam di atas meja licin. Peluru menancap di dalam balok. Tentukan kecepatan balok setelah tumbukan!

Jawab:
Momentum awal = momentum akhir

m1​v1​=(m1​+m2​)v′ v′=2,020,02×400​=2,028​=3,96 m/s

Pembahasan:
Tumbukan tidak lenting sempurna: peluru dan balok menyatu, energi kinetik tidak kekal.

---

Soal 3 — Energi kinetik hilang pada tumbukan tidak lenting sempurna

Gunakan data soal 2. Hitung energi kinetik yang hilang saat tumbukan!

Jawab:
Energi kinetik awal:

Ek1​=21​(0,02)(4002)=0,01(160000)=1600 J

Energi kinetik akhir:

Ek2​=21​(2,02)(3,96)2=1,01(15,68)=15,84 J

Energi hilang: 1600−15,84=1584,16 J

Pembahasan:
Sebagian besar energi berubah menjadi panas dan deformasi benda.

---

Soal 4 — Tumbukan lenting sebagian

Dua benda masing-masing m1​=2 kg, m2​=3 kg. Benda pertama bergerak 6 m/s menumbuk benda kedua yang diam. Setelah tumbukan, kecepatan relatif setelah tumbukan 0,5 kali kecepatan relatif sebelum tumbukan. Tentukan kecepatan kedua benda sesudah tumbukan!

Jawab:
Koefisien restitusi e=0,5

Rumus 1 (kekekalan momentum):

2(6)=2v1′​+3v2′​⇒12=2v1′​+3v2′​

Rumus 2 (restitusi):

e=6−0v2′​−v1′​​⇒0,5=6v2′​−v1′​​⇒v2′​−v1′​=3

Substitusi ke persamaan pertama:

12=2v1′​+3(v1′​+3)⇒12=5v1′​+9⇒v1′​=0,6 v2′​=v1′​+3=3,6 m/s

Pembahasan:
Sebagian energi kinetik hilang karena e<1.

---

Soal 5 — Tumbukan dua arah berlawanan

Dua bola identik (massa sama) bergerak berlawanan arah masing-masing dengan kecepatan 3 m/s dan 2 m/s. Setelah tumbukan lenting sempurna, tentukan kecepatan masing-masing!

Jawab:
Untuk massa sama dan tumbukan lenting sempurna → bola saling tukar kecepatan.
Jadi:

vA2​=−2 m/s,vB2​=−3 m/s

Pembahasan:
Kedua bola memantul dengan kecepatan lawan dari yang semula dimiliki.

---

Soal 6 — Impuls dan perubahan momentum

Sebuah bola 0,2 kg dipukul hingga kecepatannya berubah dari 10 m/s ke arah datang menjadi 15 m/s ke arah berlawanan dalam waktu 0,01 s. Hitung gaya rata-rata yang bekerja!

Jawab:
Perubahan kecepatan total = 10+15=25 m/s
Impuls =Δp=mΔv=0,2(25)=5 N\cdotps
Gaya rata-rata F=ΔtΔp​=5/0,01=500 N

Pembahasan:
Gaya besar bekerja dalam waktu singkat pada tumbukan cepat seperti pukulan atau bola tenis.

---

Soal 7 — Peluru dan target menggantung (tumbukan tidak lenting sempurna)

Peluru 10 g ditembakkan ke balok kayu 1 kg yang tergantung bebas dan menancap. Hitung kecepatan maksimum ayunan balok setelah tumbukan jika peluru bergerak 200 m/s.

Jawab:
Momentum kekal:

v′=mp​+mk​mp​vp​​=1,010,01×200​=1,98 m/s

Setelah tumbukan, energi kinetik berubah menjadi energi potensial:

21​(1,01)v′2=(1,01)gh⇒h=2gv′2​=20(1,98)2​=0,196 m

Pembahasan:
Ayunan naik setinggi 0,196 m akibat energi kinetik hasil tumbukan.

---

Soal 8 — Menentukan koefisien restitusi (e)

Dua bola A dan B dengan massa sama bertumbukan satu dimensi. Bola A bergerak 4 m/s, B diam. Setelah tumbukan, A bergerak 1 m/s ke arah semula, B ke depan. Tentukan koefisien restitusi!

Jawab:
Momentum kekal:

4=1+vB′​⇒vB′​=3 m/s

Koefisien restitusi:

e=vA​−vB​vB′​−vA′​​=4−03−1​=42​=0,5

Pembahasan:
Nilai e=0,5 menunjukkan tumbukan lenting sebagian.

---

Soal 9 — Tumbukan miring (satu arah komponen saja)

Sebuah bola tenis 0,1 kg memantul ke atas setelah menumbuk lantai dengan kecepatan sebelum tumbukan 5 m/s dan kecepatan pantul 3 m/s. Tentukan koefisien restitusi terhadap lantai!

Jawab:

e=vsebelum​vsesudah​​=53​=0,6

Pembahasan:
Koefisien restitusi menunjukkan seberapa elastis lantai memantulkan bola.

---

Soal 10 — Energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan lenting sempurna

Gunakan data soal 1. Hitung energi kinetik total sebelum dan sesudah tumbukan untuk membuktikan kekekalan energi kinetik.

Jawab:
Sebelum tumbukan:

Eki​=21​(2)(42)+21​(1)(02)=16 J

Sesudah tumbukan:

Ekf​=21​(2)(1,332)+21​(1)(2,672)=1,78+3,56=5,34 J

Oops, terlihat berkurang — mari cek ulang:
Ternyata perhitungan v_B2 keliru karena rumus salah substitusi faktor.
Jika dihitung benar (dari rumus standar):

vB2​=m1​+m2​2m1​​vA1​=34​(4)=5,33 m/s vA2​=m1​+m2​m1​−m2​​vA1​=31​(4)=1,33 m/s

Energi akhir:

Ekf​=21​(2)(1,332)+21​(1)(5,332)=1,77+14,2=15,97 J

≈ energi awal (16 J) ✅ terbukti kekal (selisih karena pembulatan).

Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 m/s²). Ketika menumbuk lantai kecepatan bola 6 m/s dan sesaat setelah menumbuk lantai, bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 m/s. Besar impuls yang bekerja pada bola pingpong adalah ... Ns

A. 0,01
B. 0,02
C. 0,03
D. 0,04
E. 0,05

Jawaban: E

Pembahasan:

Impuls merupakan perubahan momentum,

 

* v₁ bernilai negatif karena gerak awal benda berlawanan dengan arah gerak sebelum memantul

👉Indikator: Peserta didik dapat menunjukkan hubungan momentum dalam tumbukan

 

Bola A bergerak ke arah kanan, kemudian bertumbukan dengan bola B yang bergerak ke kiri dengan kecepatan 2 m/s. Kedua benda saling menempel satu sama lain dan memiliki nilai kecepatan setelah tumbukan sebesar 3 m/s ke kanan. Jika massa bola A 25 gram dan massa bola B 30 gram, maka kecepatan bola A sebelum tumbukan adalah ... m/s.

A. 3
B. 5
C. 6
D. 9
E. 18

Jawaban: D

Pembahasan:

 

Pada tumbukan seperti di atas berlaku hukum kekekalan momentum yang dapat dituliskan

Kecepatan setelah kedua bola tumbukan adalah 9 m/s.

 https://www.ruangguru.com/blog/soal-un-fisika