Kuasai konsep impuls dalam fisika dengan kumpulan latihan soal komprehensif ini! Impuls adalah besaran vektor yang menggambarkan efek gaya yang bekerja pada suatu benda selama selang waktu tertentu, menyebabkan perubahan momentum pada benda tersebut. Materi impuls sangat penting untuk memahami berbagai fenomena sehari-hari, mulai dari cara kerja kantung udara (airbag) di mobil, teknik memukul bola dalam olahraga, hingga desain alat pelindung. Dalam artikel ini, Anda akan menemukan beragam jenis soal, mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan, yang dirancang untuk menguji pemahaman Anda tentang definisi, rumus, satuan, dan aplikasi impuls. Persiapkan diri Anda untuk menghadapi ujian dan tingkatkan kemampuan analisis fisika Anda dengan berlatih soal-soal impuls yang telah kami siapkan.
Contoh Soal soal fisika materi impuls
A. Pilihan Ganda
1. Impuls adalah hasil kali antara gaya dan…
- Massa
- Percepatan
- Waktu kontak
- Kecepatan
- Jarak
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Impuls (I) didefinisikan sebagai hasil kali gaya (F) yang bekerja pada suatu benda dengan selang waktu (Δt) gaya tersebut bekerja.
2. Rumus yang benar untuk impuls adalah…
- I = m × a
- I = F ÷ Δt
- I = F × Δt
- I = p ÷ Δt
- I = E_k ÷ Δt
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Impuls (I) adalah hasil kali gaya (F) dan selang waktu (Δt).
3. Satuan SI untuk impuls adalah…
- Newton (N)
- Joule (J)
- Watt (W)
- Newton sekon (Ns)
- Kilogram meter per sekon kuadrat (kg m/s²)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Dari rumus I = F × Δt, satuan gaya adalah Newton (N) dan satuan waktu adalah sekon (s), sehingga satuan impuls adalah Ns.
4. Impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan…
- Perubahan energi kinetik benda
- Perubahan energi potensial benda
- Perubahan momentum benda
- Gaya rata-rata yang bekerja pada benda
- Massa benda dikalikan percepatannya
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut (I = Δp).
5. Sebuah bola dipukul dengan gaya rata-rata 50 N selama 0,1 sekon. Besar impuls yang bekerja pada bola adalah…
- 0,5 Ns
- 5 Ns
- 50 Ns
- 500 Ns
- 5000 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: I = F × Δt = 50 N × 0,1 s = 5 Ns.
6. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian benda tersebut berhenti setelah 0,5 sekon. Besar impuls yang bekerja pada benda adalah…
- 5 Ns
- 10 Ns
- 15 Ns
- 20 Ns
- 25 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Impuls = Perubahan momentum (Δp) = m(v₂ – v₁). Karena berhenti, v₂ = 0 m/s. I = 2 kg × (0 – 10 m/s) = -20 Ns. Besar impuls adalah 20 Ns.
7. Fungsi kantung udara (airbag) pada mobil adalah untuk…
- Mengurangi gaya impulsif dengan memperpendek waktu kontak
- Mengurangi gaya impulsif dengan memperpanjang waktu kontak
- Meningkatkan gaya impulsif dengan memperpendek waktu kontak
- Meningkatkan gaya impulsif dengan memperpanjang waktu kontak
- Menyerap energi kinetik sepenuhnya tanpa perubahan momentum
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Airbag memperpanjang waktu kontak antara pengemudi dan benda, sehingga dengan perubahan momentum yang sama, gaya impulsif yang dialami pengemudi menjadi lebih kecil (F = Δp ÷ Δt).
8. Pada grafik gaya (F) terhadap waktu (t), impuls ditunjukkan oleh…
- Gradien grafik
- Luas daerah di bawah grafik
- Titik potong grafik dengan sumbu F
- Titik potong grafik dengan sumbu t
- Panjang grafik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Impuls adalah integral dari F dt, yang secara grafis direpresentasikan sebagai luas daerah di bawah kurva gaya-waktu.
9. Jika sebuah benda bergerak ke kanan dan mendapatkan impuls yang arahnya ke kiri, maka…
- Kecepatan benda akan bertambah
- Kecepatan benda akan berkurang
- Arah gerak benda akan tetap ke kanan
- Momentum benda akan bertambah
- Energi kinetik benda akan bertambah
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Impuls yang berlawanan arah dengan momentum awal akan mengurangi momentum benda. Dalam kasus ini, kecepatan benda akan berkurang.
10. Sebuah bola mendapatkan impuls sebesar 10 Ns. Jika waktu kontak adalah 0,05 sekon, besar gaya rata-rata yang bekerja pada bola adalah…
- 50 N
- 100 N
- 200 N
- 500 N
- 1000 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: F = I ÷ Δt = 10 Ns ÷ 0,05 s = 200 N.
11. Sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Benda tersebut kemudian dikenai gaya sebesar 20 N hingga berhenti. Waktu yang dibutuhkan agar benda berhenti adalah…
- 0,05 s
- 0,1 s
- 0,2 s
- 0,4 s
- 0,8 s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: I = Δp = m(v₂ – v₁) = 0,5 kg × (0 – 4 m/s) = -2 Ns. Besar impuls adalah 2 Ns. Kemudian, Δt = I ÷ F = 2 Ns ÷ 20 N = 0,1 s.
12. Mengapa seorang atlet bela diri memilih untuk “mengikuti” pukulan lawan saat menangkis, daripada menahannya secara kaku?
- Untuk meningkatkan impuls yang diterima.
- Untuk memperpendek waktu kontak dan mengurangi gaya.
- Untuk memperpanjang waktu kontak dan mengurangi gaya.
- Untuk mengubah arah momentum lawan.
- Untuk menyerap semua energi kinetik pukulan.
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Dengan memperpanjang waktu kontak (Δt), gaya impulsif (F) yang dirasakan oleh atlet akan berkurang, meskipun perubahan momentum (Δp) yang sama terjadi. Ini sesuai dengan F = Δp ÷ Δt.
13. Selain Ns, satuan lain untuk impuls adalah…
- kg m/s²
- kg m/s
- kg m² / s²
- J/s
- N/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Karena I = Δp dan satuan momentum (p) adalah kg m/s.
14. Impuls termasuk besaran…
- Skalar
- Vektor
- Skalar dan Vektor
- Turunan
- Pokok
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Impuls memiliki besar dan arah, sama seperti gaya dan momentum.
15. Sebuah grafik F-t berbentuk segitiga dengan alas 0,2 s dan tinggi 100 N. Besar gaya rata-rata yang bekerja selama 0,2 s adalah…
- 25 N
- 50 N
- 75 N
- 100 N
- 200 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Impuls = Luas segitiga = 1/2 × alas × tinggi = 1/2 × 0,2 s × 100 N = 10 Ns. Gaya rata-rata = I ÷ Δt = 10 Ns ÷ 0,2 s = 50 N.
16. Benda A (massa 2 kg) bergerak 4 m/s ke kanan, lalu berhenti. Benda B (massa 1 kg) bergerak 8 m/s ke kanan, lalu berhenti. Perbandingan impuls yang bekerja pada benda A dan B adalah…
- 1 : 1
- 1 : 2
- 2 : 1
- 1 : 4
- 4 : 1
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Impuls A = Δp_A = m_A(v₂_A – v₁_A) = 2 kg × (0 – 4 m/s) = -8 Ns. Impuls B = Δp_B = m_B(v₂_B – v₁_B) = 1 kg × (0 – 8 m/s) = -8 Ns. Besar impuls A : Besar impuls B = 8 : 8 = 1 : 1.
17. Sebuah bola golf bermassa 0,05 kg diam di atas tee. Setelah dipukul, bola bergerak dengan kecepatan 50 m/s. Impuls yang diberikan pada bola adalah…
- 0,5 Ns
- 1,25 Ns
- 2,5 Ns
- 5 Ns
- 10 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: I = Δp = m(v₂ – v₁) = 0,05 kg × (50 m/s – 0 m/s) = 2,5 Ns.
18. Sebuah bola bermassa 0,1 kg dilemparkan vertikal ke atas dengan kecepatan 10 m/s. Setelah mencapai titik tertinggi, bola jatuh kembali ke tangan pelempar dengan kecepatan yang sama. Jika waktu total kontak saat ditangkap adalah 0,02 s, besar gaya rata-rata yang bekerja pada tangan pelempar adalah… (Abaikan gesekan udara)
- 50 N
- 100 N
- 150 N
- 200 N
- 250 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Ambil arah ke atas positif. Kecepatan bola sesaat sebelum ditangkap adalah 10 m/s ke bawah, jadi v₁ = -10 m/s. Setelah ditangkap, bola berhenti, jadi v₂ = 0 m/s. Impuls (I) = Δp = m(v₂ – v₁) = 0,1 kg × (0 – (-10 m/s)) = 0,1 kg × 10 m/s = 1 Ns. Gaya rata-rata (F) = I ÷ Δt = 1 Ns ÷ 0,02 s = 50 N.
19. Untuk mengurangi gaya impulsif yang dialami oleh suatu benda saat terjadi tumbukan, kita dapat…
- Meningkatkan massa benda
- Mengurangi waktu kontak
- Meningkatkan gaya tumbukan
- Memperpanjang waktu kontak
- Meningkatkan kecepatan awal tumbukan
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Dari rumus F = Δp ÷ Δt, untuk perubahan momentum (Δp) yang sama, memperpanjang waktu kontak (Δt) akan mengurangi gaya impulsif (F).
20. Sebuah bola bermassa 0,2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 5 m/s. Bola tersebut menumbuk dinding dan memantul kembali ke kiri dengan kecepatan 3 m/s. Besar impuls yang dialami bola adalah…
- 0,4 Ns
- 0,6 Ns
- 1,0 Ns
- 1,6 Ns
- 2,0 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Ambil arah ke kanan sebagai positif. v₁ = +5 m/s, v₂ = -3 m/s. I = Δp = m(v₂ – v₁) = 0,2 kg × (-3 m/s – 5 m/s) = 0,2 kg × (-8 m/s) = -1,6 Ns. Besar impuls adalah 1,6 Ns.
B. Isian Singkat
1. Impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya dengan…
Jawaban: waktu kontak (atau selang waktu)
2. Satuan internasional (SI) untuk impuls adalah…
Jawaban: Newton sekon (Ns) atau kg m/s
3. Menurut teorema impuls-momentum, impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan… benda tersebut.
Jawaban: momentum
4. Jika sebuah benda bermassa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 6 m/s, kemudian dikenai impuls sebesar 4 Ns searah gerak benda, maka kecepatan akhir benda adalah… m/s.
Jawaban: 14
5. Sebuah gaya sebesar 100 N bekerja pada sebuah benda selama 0,2 sekon. Besar impuls yang bekerja pada benda tersebut adalah… Ns.
Jawaban: 20
C. Menjodohkan
1. Jodohkan konsep berikut dengan definisi atau rumus yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Impuls | Hasil kali gaya dan selang waktu |
| Momentum | Hasil kali massa dan kecepatan |
| Teorema Impuls-Momentum | Impuls = Perubahan momentum |
| Satuan Impuls | Ns atau kg m/s |
| Gaya Impulsif | Gaya besar yang bekerja dalam waktu singkat |
2. Jodohkan fenomena berikut dengan prinsip impuls yang berlaku!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Kantung udara (airbag) | Memperpanjang waktu kontak untuk mengurangi gaya |
| Atlet melompat dan mendarat menekuk lutut | Memperpanjang waktu pengereman untuk mengurangi gaya |
| Pemain sepak bola menendang bola | Menerapkan gaya besar dalam waktu singkat untuk memberikan impuls |
| Palu memukul paku | Menerapkan gaya yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat |
| Memukul bola tenis dengan “follow-through” | Memperpanjang waktu kontak untuk meningkatkan impuls dan kecepatan bola |
D. Uraian
1. Jelaskan pengertian impuls dan hubungannya dengan momentum. Tuliskan pula rumus matematisnya!
Impuls adalah hasil kali gaya yang bekerja pada suatu benda dengan selang waktu gaya tersebut bekerja. Impuls merupakan besaran vektor yang arahnya searah dengan gaya impulsif. Hubungannya dengan momentum dijelaskan dalam Teorema Impuls-Momentum, yang menyatakan bahwa impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut. Rumus matematisnya adalah I = F × Δt atau I = Δp = m(v₂ – v₁).
2. Berikan dua contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari dan jelaskan bagaimana konsep tersebut bekerja untuk mencapai tujuannya.
1. Kantung udara (Airbag) pada mobil: Saat terjadi tabrakan, airbag mengembang untuk memperpanjang waktu kontak antara pengemudi/penumpang dengan dashboard. Dengan waktu kontak yang lebih lama, gaya impulsif (F = Δp ÷ Δt) yang diterima tubuh menjadi lebih kecil, sehingga mengurangi risiko cedera serius. 2. Matras olahraga atau busa pengaman: Matras pada olahraga senam atau busa pada helm dirancang untuk memperpanjang waktu pengereman (waktu kontak) saat seseorang jatuh atau terjadi benturan. Sama seperti airbag, ini bertujuan untuk mengurangi gaya impulsif yang bekerja pada tubuh atau kepala, sehingga meminimalkan dampak cedera.
3. Sebuah bola tenis bermassa 60 gram dipukul dengan raket. Kecepatan bola sebelum dipukul adalah 10 m/s ke arah raket, dan setelah dipukul, kecepatan bola menjadi 20 m/s berlawanan arah dari kecepatan semula. Jika waktu kontak antara raket dan bola adalah 0,01 sekon, hitunglah: a. Impuls yang diberikan raket pada bola. b. Gaya rata-rata yang diberikan raket pada bola.
Diketahui: m = 60 gram = 0,06 kg, v₁ = -10 m/s (ke arah raket, anggap negatif), v₂ = +20 m/s (berlawanan arah, anggap positif), Δt = 0,01 s. a. Impuls (I) = Δp = m(v₂ – v₁) = 0,06 kg × (20 m/s – (-10 m/s)) = 0,06 kg × 30 m/s = 1,8 Ns. b. Gaya rata-rata (F) = I ÷ Δt = 1,8 Ns ÷ 0,01 s = 180 N.
4. Jelaskan mengapa seorang pemain baseball mengayunkan tongkatnya “mengikuti” arah bola (follow-through) setelah memukul bola agar bola melaju lebih jauh. Kaitkan penjelasan Anda dengan konsep impuls.
Ketika seorang pemain baseball melakukan “follow-through” (mengikuti arah bola) setelah memukul, ia memperpanjang waktu kontak (Δt) antara tongkat dan bola. Dengan memperpanjang waktu kontak ini, gaya impulsif (F) yang diberikan pada bola dapat bekerja lebih lama. Meskipun gaya mungkin tidak selalu meningkat drastis, durasi gaya bekerja menjadi lebih lama. Karena Impuls (I) = F × Δt, memperpanjang Δt akan meningkatkan total impuls yang diberikan pada bola. Peningkatan impuls berarti peningkatan perubahan momentum (Δp = I), yang pada akhirnya akan menghasilkan kecepatan akhir bola yang lebih besar (maka bola melaju lebih jauh) untuk massa bola yang sama.
5. Sebuah benda bermassa 1 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m di atas tanah. Setelah menyentuh tanah, benda tersebut memantul dengan kecepatan 10 m/s. Jika waktu kontak antara benda dan tanah adalah 0,05 s, tentukan besar gaya rata-rata yang diberikan tanah pada benda. (Gunakan g = 10 m/s²)
Langkah 1: Hitung kecepatan benda sesaat sebelum menyentuh tanah (v₁). Menggunakan rumus gerak jatuh bebas: v₁² = v₀² + 2gh. Karena jatuh bebas, v₀ = 0. v₁² = 0 + 2 × 10 m/s² × 20 m = 400 m²/s². v₁ = √400 = 20 m/s. Karena arahnya ke bawah, kita anggap v₁ = -20 m/s. Langkah 2: Tentukan kecepatan benda setelah memantul (v₂). v₂ = 10 m/s (ke atas, jadi positif). Langkah 3: Hitung perubahan momentum (Δp) atau impuls (I). I = Δp = m(v₂ – v₁) = 1 kg × (10 m/s – (-20 m/s)) = 1 kg × 30 m/s = 30 Ns. Langkah 4: Hitung gaya rata-rata (F). F = I ÷ Δt = 30 Ns ÷ 0,05 s = 600 N.