 |
| Koefisien Restitusi: tingkat kelentingan pantulan bola |
Pembahasan soal-soal Ujian Nasional SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Impuls dan Momentum yang meliputi:
- perubahan momentum,
- koefisien restitusi, dan
- tumbukan dua benda.
Soal Impuls dan Momentum UN 2012
Sebuah bola karet massanya 75 gram dilemparkan horizontal hingga membentur dinding seperti gambar.
Jika bola karet dipantulkan dengan laju yang sama maka besar impuls bola yang terjadi adalah ….
A. nol
B. 1,5 Ns
C. 3,0 Ns
D. 3,7 Ns
E. 5,5 Ns
Pembahasan
Jika arah kecepatan bola yang menuju dinding adalah positif maka arah bola pantul dari dinding adalah negatif.
v = 20 m/s
v' = −20 m/s
m = 75 gram
= 0,075 kg
Sedangkan impuls merupakan perubahan momentum.
I = mΔv
= m(v − v')
= 0,075 × [20 − (−20)]
= 0,075 × 40
= 3
Jadi, besar impuls yang terjadi pada bola karet tersebut adalah 3,0 Ns (C).
Soal Impuls dan Momentum UN 2013 (1)
Bola pingpong bermassa 5 gram jatuh bebas dari ketinggian tertentu (g = 10 m/s2). Saat menumbuk lantai kecepatan bola 6 m/s dan setelah menumbuk lantai bola terpantul ke atas dengan kecepatan 4 m/s. Besar impuls yang bekerja pada bola adalah ….
A. 0,50 Ns
B. 0,25 Ns
C. 0,10 Ns
D. 0,05 Ns
E. 0,01 Ns
Pembahasan
Anggap saja arah kecepatan bola pingpong saat menumbuk lantai adalah positif sedangkan arah kecepatan pantul bola dari lantai adalah negatif.
v = 6 m/s
v' = −4 m/s
m = 5 gram
= 5 × 10−3 kg
Impuls bola pingpong tersebut sama dengan perubahan momentumnya.
I = mΔv
= m(v − v')
= 5 × 10−3 × [6 − (−4)]
= 5 × 10−3 × 10
= 5 × 10−2
= 0,05
Jadi, besar impuls yang bekerja pada bola pingpong tersebut adalah 0,05 Ns (D).
Soal Impuls dan Momentum UN 2014
Sebuah bola jatuh bebas dari ketinggian h = 200 cm, setelah menyentuh lantai bola memantul seperti gambar.
Bila ketinggian pantulan pertama 1/4 h, massa bola 150 gram, koefisien restitusi bola adalah ….
A. 1/2
B. 2/3
C. 3/4
D. 4/3
E. 5/4
Pembahasan
Koefisien restitusi untuk benda jatuh dirumuskan sebagai:
dengan h adalah tinggi bola sebelum jatuh dan h' adalah tinggi bola setelah memantul. Pada soal di atas, h' = 1/4 h sehingga diperoleh:
= 1/2
Jadi, koefisien restitusi bola tersebut adalah 1/2 (A).
Soal Impuls dan Momentum UN 2013 (2)
Dua buah bola masing-masing bermassa m1 = 2 kg dan m2 = 1 kg menggelinding berlawanan arah dengan kelajuan v1 = 2 m/s dan v2 = 4 m/s seperti pada gambar berikut.
Kedua bola kemudian bertumbukan dan setelah tumbukan keduanya saling menempel. Kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah ….
A. 2 m/s
B. 1,2 m/s
C. 1 m/s
D. 0,5 m/s
E. nol
Pembahasan
Dua benda yang bertumbukan akan berlaku hukum kekekalan momentum, yaitu jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum sesudah tumbukan.
m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
Yang perlu diperhatikan pada rumus tersebut, bahwa kecepatan adalah besaran vektor sehingga arahnya harus diperhatikan. Anggap saja arah ke kanan adalah positif dan arah ke kiri adalah negatif. Diperoleh:
v1 = 2 m/s
v2 = −4 m/s
Pada soal di atas, setelah tumbukan kedua bola saling menempel, berarti kedua bola bergabung dalam geraknya dengan kecepatan yang sama, v'.
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v'
2 × 2 + 1 × (−4) = (2 + 1)v'
4 − 4 = 3v'
0 = 3v'
v' = 0
Jadi, kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah nol (E).
Soal Impuls dan Momentum UN 2010
Perhatikan gambar berikut!
- Jika tumbukan lenting sempurna maka A diam dan B bergerak dengan kecepatan 5 m/s.
- Jika tumbukan lenting sempurna maka B tetap diam dan A bergerak dengan kecepatan berlawanan arah (−5 m/s).
- Jika tumbukan tidak lenting sama sekali maka vA = vB = 2,5 m/s.
Pernyataan yang berkaitan dengan gerak benda A dan B setelah tumbukan adalah ….
A. 1 saja
B. 2 saja
C. 3 saja
D. 1 dan 3
E. 2 dan 3
Pembahasan
Data yang dapat diperoleh dari soal di atas adalah:
vA = 5 m/s
vB = 0
mA = mB
Pada tumbukan lenting sempurna untuk massa yang sama berlaku:
mAvA + mBvB = mAvB + mBvA
Jika diperhatikan rumus di atas, ternyata terjadi pertukaran kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan. Diperoleh:
vA' = vB
= 0
vB' = vA
= 5 m/s
Dengan demikian, pernyataan 1 benar dan pernyataan 2 salah.
Sedangkan jika tumbukan kedua benda tidak lenting sama sekali maka benda A dan benda B akan bergabung dengan kecepatan yang sama, yaitu vA' = vB' = v'.
mAvA + mBvB = (mA + mB)v'
mA × 5 + mB × 0 = (mA + mA)v'
karena mA = mB maka:
5mA = 2mAv'
2v' = 5
v' = 2,5
(pernyataan 3 benar)
Jadi, pernyataan yang benar berkaitan dengan gerak kedua benda tersebut adalah pernyataan nomor 1 dan 3 (D).
Pembahasan soal Impuls dan Momentum yang lain bisa disimak di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 12 dan 13
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 12
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 16 dan 17
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 19
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 18 dan 19
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 10
Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Kalor
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.
