Memahami konsep momentum dan impuls adalah kunci dalam fisika, terutama saat mempelajari dinamika benda bergerak dan interaksi antarobjek. Momentum adalah ukuran kesulitan menghentikan suatu benda, yang dipengaruhi oleh massa dan kecepatannya. Sementara itu, impuls adalah perubahan momentum yang dihasilkan dari gaya yang bekerja dalam selang waktu tertentu. Materi ini sangat relevan dalam berbagai fenomena sehari-hari, mulai dari tumbukan kendaraan, peluncuran roket, hingga gerakan bola biliar. Kumpulan soal fisika tentang momentum dan impuls ini dirancang untuk membantu Anda menguji pemahaman, melatih kemampuan analitis, dan mengaplikasikan rumus-rumus penting. Tersedia dalam berbagai format seperti pilihan ganda, isian singkat, uraian, dan menjodohkan, soal-soal ini mencakup konsep dasar, hukum kekekalan momentum, hingga jenis-jenis tumbukan. Siapkan diri Anda untuk menguasai materi ini dan meningkatkan nilai akademik Anda!
Contoh Soal soal fisika materi momentum impuls
A. Pilihan Ganda
1. Besaran yang merupakan hasil kali antara massa benda dengan kecepatannya disebut…
- Gaya
- Percepatan
- Impuls
- Momentum
- Energi Kinetik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Momentum
Pembahasan: Momentum (p) didefinisikan sebagai hasil kali massa (m) dan kecepatan (v) suatu benda, p = mv.
2. Satuan standar internasional (SI) untuk momentum adalah…
- N.s
- kg.m/s²
- Joule
- kg.m/s
- Watt
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: kg.m/s
Pembahasan: Momentum adalah massa × kecepatan. Satuan massa adalah kilogram (kg) dan kecepatan adalah meter per detik (m/s). Jadi, satuan momentum adalah kg.m/s.
3. Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara…
- Massa dan kecepatan
- Massa dan percepatan
- Gaya dan perpindahan
- Gaya dan selang waktu
- Percepatan dan selang waktu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Gaya dan selang waktu
Pembahasan: Impuls (I) didefinisikan sebagai hasil kali gaya (F) yang bekerja pada benda dan selang waktu (Δt) gaya tersebut bekerja, I = FΔt.
4. Satuan standar internasional (SI) untuk impuls adalah…
- kg.m/s
- Joule
- Watt
- N.s
- kg.m/s²
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: N.s
Pembahasan: Impuls adalah gaya × selang waktu. Satuan gaya adalah Newton (N) dan waktu adalah sekon (s). Jadi, satuan impuls adalah N.s. Satuan N.s juga setara dengan kg.m/s.
5. Sebuah bola bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Besar momentum bola tersebut adalah…
- 0,5 kg.m/s
- 5 kg.m/s
- 10 kg.m/s
- 50 kg.m/s
- 500 kg.m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 5 kg.m/s
Pembahasan: Momentum (p) = massa (m) × kecepatan (v). p = 0,5 kg × 10 m/s = 5 kg.m/s.
6. Sebuah benda bermassa 2 kg mula-mula diam. Kemudian dikenai gaya sebesar 10 N selama 2 detik. Besar impuls yang bekerja pada benda adalah…
- 5 N.s
- 10 N.s
- 20 N.s
- 40 N.s
- 200 N.s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 20 N.s
Pembahasan: Impuls (I) = gaya (F) × selang waktu (Δt). I = 10 N × 2 s = 20 N.s.
7. Hubungan antara impuls dan perubahan momentum dinyatakan oleh teorema impuls-momentum, yaitu…
- Impuls berbanding lurus dengan perubahan momentum
- Impuls berbanding terbalik dengan perubahan momentum
- Impuls sama dengan perubahan momentum
- Impuls lebih besar dari perubahan momentum
- Impuls lebih kecil dari perubahan momentum
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Impuls sama dengan perubahan momentum
Pembahasan: Teorema Impuls-Momentum menyatakan bahwa impuls (I) yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum (Δp) benda tersebut, I = Δp.
8. Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa pada sistem terisolasi, jumlah momentum sebelum tumbukan akan…
- Lebih besar dari jumlah momentum setelah tumbukan
- Lebih kecil dari jumlah momentum setelah tumbukan
- Sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan
- Berbanding terbalik dengan jumlah momentum setelah tumbukan
- Tidak ada hubungan dengan jumlah momentum setelah tumbukan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan
Pembahasan: Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sistem, total momentum sistem sebelum dan sesudah interaksi (tumbukan) adalah konstan (kekal).
9. Pada tumbukan lenting sempurna, besaran yang kekal adalah…
- Hanya momentum
- Hanya energi kinetik
- Momentum dan energi kinetik
- Hanya energi potensial
- Momentum dan energi potensial
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Momentum dan energi kinetik
Pembahasan: Pada tumbukan lenting sempurna, momentum total sistem dan energi kinetik total sistem sebelum dan sesudah tumbukan adalah kekal.
10. Tumbukan yang menyebabkan kedua benda menyatu setelah tumbukan disebut…
- Tumbukan lenting sempurna
- Tumbukan lenting sebagian
- Tumbukan tidak lenting sama sekali
- Tumbukan elastis
- Tumbukan non-elastis
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Tumbukan tidak lenting sama sekali
Pembahasan: Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, benda-benda yang bertumbukan bergerak bersama-sama (menyatu) setelah tumbukan.
11. Seorang anak menendang bola bermassa 0,4 kg yang mula-mula diam dengan gaya 20 N selama 0,1 detik. Kecepatan bola setelah ditendang adalah…
- 2 m/s
- 4 m/s
- 5 m/s
- 8 m/s
- 10 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 5 m/s
Pembahasan: Impuls (I) = FΔt = 20 N × 0,1 s = 2 N.s. Berdasarkan teorema impuls-momentum, I = Δp = m(v_akhir – v_awal). Karena v_awal = 0, maka I = mv_akhir. 2 N.s = 0,4 kg × v_akhir. v_akhir = 2 / 0,4 = 5 m/s.
12. Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Tiba-tiba mobil direm hingga berhenti dalam waktu 5 detik. Besar gaya pengereman rata-rata yang bekerja pada mobil adalah…
- -1000 N
- -2000 N
- -4000 N
- -8000 N
- -10000 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: -4000 N
Pembahasan: Perubahan momentum (Δp) = m(v_akhir – v_awal) = 1000 kg (0 – 20 m/s) = -20000 kg.m/s. Impuls (I) = FΔt. Karena I = Δp, maka F = Δp / Δt = -20000 kg.m/s / 5 s = -4000 N. Tanda negatif menunjukkan arah gaya berlawanan dengan arah gerak awal.
13. Mengapa sarung tinju digunakan dalam olahraga tinju?
- Mempercepat waktu kontak sehingga gaya impulsif bertambah
- Memperlama waktu kontak sehingga gaya impulsif berkurang
- Menambah massa tangan petinju
- Mengurangi momentum pukulan
- Menambah kecepatan pukulan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Memperlama waktu kontak sehingga gaya impulsif berkurang
Pembahasan: Sarung tinju memiliki bahan yang empuk dan fleksibel, yang berfungsi untuk memperlama selang waktu kontak antara tangan petinju dengan lawan. Dengan waktu kontak yang lebih lama (Δt besar), gaya impulsif (F) yang dihasilkan untuk perubahan momentum yang sama (Δp) akan menjadi lebih kecil (F = Δp/Δt), sehingga mengurangi risiko cedera.
14. Dua benda A dan B memiliki massa yang sama. Benda A bergerak dengan kecepatan 2v dan benda B bergerak dengan kecepatan v. Perbandingan momentum benda A dan B adalah…
- 1:1
- 1:2
- 2:1
- 4:1
- 1:4
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 2:1
Pembahasan: Momentum A (p_A) = m × 2v = 2mv. Momentum B (p_B) = m × v = mv. Perbandingan p_A : p_B = 2mv : mv = 2:1.
15. Sebuah peluru bermassa 20 gram ditembakkan dari senapan bermassa 4 kg dengan kecepatan 100 m/s. Kecepatan mundur senapan adalah…
- 0,25 m/s
- 0,5 m/s
- -0,25 m/s
- -0,5 m/s
- -1 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: -0,5 m/s
Pembahasan: Gunakan hukum kekekalan momentum: (m_peluru × v_peluru_awal) + (m_senapan × v_senapan_awal) = (m_peluru × v_peluru_akhir) + (m_senapan × v_senapan_akhir). Karena awalnya diam, 0 = (0,02 kg × 100 m/s) + (4 kg × v_senapan_akhir). 0 = 2 + 4v_senapan_akhir. 4v_senapan_akhir = -2. v_senapan_akhir = -2/4 = -0,5 m/s. Tanda negatif menunjukkan arah mundur.
16. Sebuah bola tenis bermassa 60 gram dipukul. Kecepatan bola berubah dari 10 m/s menjadi 20 m/s dalam arah yang sama. Besar impuls yang diberikan pada bola adalah…
- 0,3 N.s
- 0,6 N.s
- 1,2 N.s
- 1,8 N.s
- 3,0 N.s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 0,6 N.s
Pembahasan: Impuls (I) = perubahan momentum (Δp) = m(v_akhir – v_awal). Massa = 60 gram = 0,06 kg. I = 0,06 kg × (20 m/s – 10 m/s) = 0,06 kg × 10 m/s = 0,6 N.s.
17. Jika dua benda bertumbukan dan setelah tumbukan keduanya bergerak bersama-sama, maka jenis tumbukan tersebut adalah…
- Lenting sempurna
- Lenting sebagian
- Tidak lenting sama sekali
- Elastis
- Ideal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Tidak lenting sama sekali
Pembahasan: Ciri khas tumbukan tidak lenting sama sekali adalah benda-benda menyatu dan bergerak dengan kecepatan yang sama setelah tumbukan.
18. Sebuah benda bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s. Jika gaya sebesar 12 N bekerja pada benda berlawanan arah gerak selama 2 detik, maka kecepatan akhir benda adalah…
- 0 m/s
- 1 m/s
- 2 m/s
- 3 m/s
- 4 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 0 m/s
Pembahasan: Momentum awal (p_awal) = m × v_awal = 4 kg × 6 m/s = 24 kg.m/s. Impuls (I) = FΔt = -12 N × 2 s = -24 N.s (negatif karena berlawanan arah). Impuls = perubahan momentum: I = p_akhir – p_awal. -24 = (4 × v_akhir) – 24. 4 × v_akhir = 0. v_akhir = 0 m/s.
19. Sebuah bola biliar A bermassa 0,2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 2 m/s menumbuk bola biliar B bermassa 0,2 kg yang diam. Jika setelah tumbukan bola A diam, maka kecepatan bola B setelah tumbukan adalah…
- 0 m/s
- 1 m/s ke kanan
- 2 m/s ke kanan
- 1 m/s ke kiri
- 2 m/s ke kiri
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: 2 m/s ke kanan
Pembahasan: Gunakan hukum kekekalan momentum: m_A v_A_awal + m_B v_B_awal = m_A v_A_akhir + m_B v_B_akhir. (0,2 × 2) + (0,2 × 0) = (0,2 × 0) + (0,2 × v_B_akhir). 0,4 = 0,2 v_B_akhir. v_B_akhir = 0,4 / 0,2 = 2 m/s. Arahnya ke kanan.
20. Konsep impuls sangat penting dalam desain keselamatan kendaraan, misalnya pada airbag. Fungsi airbag adalah…
- Mempercepat waktu kontak sehingga gaya impulsif pada penumpang bertambah
- Memperlama waktu kontak sehingga gaya impulsif pada penumpang berkurang
- Meningkatkan momentum penumpang
- Mengurangi massa penumpang
- Menambah kecepatan penumpang saat tumbukan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: Memperlama waktu kontak sehingga gaya impulsif pada penumpang berkurang
Pembahasan: Airbag bekerja dengan mengembang saat terjadi tumbukan, memperlama waktu kontak antara penumpang dengan interior mobil. Dengan waktu kontak yang lebih lama, gaya impulsif yang bekerja pada penumpang untuk perubahan momentum yang sama akan berkurang, sehingga mengurangi risiko cedera serius.
B. Isian Singkat
1. Rumus matematis untuk momentum adalah p = …
Jawaban: m × v
2. Rumus matematis untuk impuls adalah I = …
Jawaban: F × Δt
3. Bunyi hukum kekekalan momentum adalah: ‘Jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sistem, maka total momentum sistem akan …’
Jawaban: kekal/konstan
4. Pada jenis tumbukan apakah energi kinetik total sistem tetap kekal?
Jawaban: Tumbukan lenting sempurna
5. Jika sebuah benda bermassa 3 kg mengalami perubahan kecepatan dari 5 m/s menjadi 15 m/s, berapakah perubahan momentumnya?
Jawaban: 30 kg.m/s
C. Menjodohkan
1. Jodohkanlah besaran fisika berikut dengan satuannya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Momentum | kg.m/s |
| Impuls | N.s |
| Gaya | Newton |
| Massa | Kilogram |
2. Jodohkanlah jenis tumbukan berikut dengan karakteristiknya!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Tumbukan Lenting Sempurna | Momentum dan Energi Kinetik Kekal |
| Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali | Benda Bersatu Setelah Tumbukan |
| Tumbukan Lenting Sebagian | Energi Kinetik Tidak Kekal dan Benda Tidak Bersatu |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan antara momentum dan impuls, serta berikan contoh aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari!
Momentum adalah besaran yang menggambarkan kuantitas gerak suatu benda, didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatannya (p = mv). Momentum menunjukkan seberapa sulit suatu benda dihentikan. Contoh: Sebuah truk yang bergerak lambat memiliki momentum besar karena massanya besar. Impuls adalah perubahan momentum suatu benda, yang dihasilkan oleh gaya yang bekerja dalam selang waktu tertentu (I = FΔt atau I = Δp). Impuls mengukur efek gaya dalam periode waktu singkat. Contoh: Gaya yang diberikan saat memukul bola tenis dalam waktu singkat untuk mengubah kecepatannya adalah impuls. Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari: Momentum dapat dilihat pada gerakan kendaraan, sedangkan impuls terlihat pada penggunaan airbag (memperlama waktu kontak untuk mengurangi gaya impulsif) atau sarung tinju.
2. Sebuah bola A bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s menumbuk bola B bermassa 4 kg yang diam. Setelah tumbukan, kedua bola bergerak bersama-sama. Hitunglah kecepatan kedua bola setelah tumbukan!
Kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah 2,67 m/s.
3. Jelaskan prinsip kerja roket dan kaitannya dengan hukum kekekalan momentum!
Prinsip kerja roket didasarkan pada hukum kekekalan momentum dan hukum III Newton (aksi-reaksi). Roket mendorong gas panas keluar dari bagian belakangnya dengan kecepatan tinggi (gaya aksi). Sebagai reaksi, gas tersebut mendorong roket ke arah depan dengan gaya yang sama besar tetapi berlawanan arah (gaya reaksi). Dalam sistem roket dan gas buang, total momentum sebelum gas dikeluarkan adalah nol (jika roket diam). Setelah gas dikeluarkan, momentum gas bergerak ke belakang, dan untuk menjaga momentum total sistem tetap nol (kekal), roket harus memiliki momentum yang sama besar tetapi ke arah depan. Semakin besar massa gas yang dikeluarkan dan semakin tinggi kecepatannya, semakin besar momentum yang diberikan pada roket, sehingga roket dapat bergerak maju dengan kecepatan tinggi.
4. Mengapa penggunaan matras saat berolahraga (misalnya senam atau bela diri) dapat mengurangi risiko cedera saat terjatuh?
Penggunaan matras saat berolahraga dapat mengurangi risiko cedera karena matras berfungsi untuk memperlama selang waktu kontak saat seseorang terjatuh. Ketika seseorang jatuh, momentum tubuhnya harus berubah dari nilai tertentu menjadi nol. Menurut teorema impuls-momentum (I = FΔt = Δp), perubahan momentum (Δp) adalah konstan. Jika waktu kontak (Δt) diperlama oleh matras yang empuk, maka gaya rata-rata (F) yang bekerja pada tubuh akan berkurang secara signifikan (F = Δp/Δt). Gaya yang lebih kecil ini mengurangi tekanan dan dampak pada tubuh, sehingga meminimalkan risiko patah tulang atau cedera serius lainnya.
5. Sebuah bola bermassa 0,2 kg dilemparkan ke dinding dengan kecepatan 15 m/s. Bola memantul kembali dengan kecepatan 10 m/s. Jika waktu kontak bola dengan dinding adalah 0,05 detik, hitunglah besar gaya rata-rata yang diberikan dinding pada bola!
Besar gaya rata-rata yang diberikan dinding pada bola adalah 100 N.