Untuk membantu kalian menguasai materi ini, kami telah menyiapkan kumpulan soal fisika Hukum Kekekalan Momentum yang komprehensif. Artikel ini menyajikan berbagai jenis soal, mulai dari pilihan ganda untuk menguji pemahaman dasar, isian singkat untuk melatih kecepatan berpikir, uraian untuk mengasah kemampuan analisis, hingga mencocokkan untuk memperkuat koneksi antar konsep. Setiap soal dirancang untuk menantang pemahaman kalian dan mempersiapkan diri menghadapi ujian. Jadi, siapkan pensil dan kertas kalian, mari kita asah kemampuan fisika bersama!
Kumpulan Contoh Soal Bongkar Tuntas! 32+ Contoh Soal Hukum Kekekalan Momentum (Pilihan Ganda, Esai & Lainnya)
Pilihan Ganda
1. 1. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Momentum benda tersebut adalah…
A. 2 Ns
B. 5 Ns
C. 10 Ns
D. 20 Ns
2. 2. Dua buah benda, A dan B, bertumbukan lenting sempurna. Jika massa benda A adalah 3 kg dan massa benda B adalah 2 kg, serta kecepatan awal A adalah 4 m/s dan B adalah -2 m/s, kecepatan benda A setelah tumbukan adalah…
A. -2,8 m/s
B. -1,6 m/s
C. 0,8 m/s
D. 2,4 m/s
3. 3. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilemparkan ke dinding dengan kecepatan 8 m/s dan memantul kembali dengan kecepatan 6 m/s. Impuls yang dialami bola adalah…
A. 1 Ns
B. 2 Ns
C. 7 Ns
D. 14 Ns
4. 4. Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa total momentum sistem yang terisolasi adalah…
A. Selalu bertambah
B. Selalu berkurang
C. Tetap atau konstan
D. Bergantung pada gaya eksternal
5. 5. Sebuah peluru bermassa 0,01 kg ditembakkan dari senapan bermassa 5 kg. Jika kecepatan peluru saat keluar dari senapan adalah 400 m/s, kecepatan recoil senapan adalah…
A. 0,4 m/s
B. 0,8 m/s
C. 1,2 m/s
D. 1,6 m/s
6. 6. Satuan SI untuk momentum adalah…
A. Newton (N)
B. Joule (J)
C. Kilogram meter per sekon (kg·m/s)
D. Watt (W)
7. 7. Tumbukan yang tidak melibatkan kehilangan energi kinetik disebut tumbukan…
A. Lenting sebagian
B. Tidak lenting sama sekali
C. Lenting sempurna
D. Elastis tidak sempurna
8. 8. Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Sebuah motor bermassa 200 kg bergerak dengan kecepatan 50 m/s searah dengan mobil. Perbandingan momentum mobil dan motor adalah…
A. 1 : 1
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 4 : 1
9. 9. Sebuah benda bermassa ‘m’ memiliki momentum ‘p’. Jika kecepatan benda menjadi dua kali semula, momentumnya akan menjadi…
A. p/2
B. p
C. 2p
D. 4p
10. 10. Dalam tumbukan tidak lenting sama sekali, setelah tumbukan kedua benda akan…
A. Bergerak terpisah
B. Bergerak bersama-sama
C. Berhenti
D. Memantul dengan kecepatan sama
11. 11. Sebuah bola biliar A (m = 0,2 kg) bergerak dengan kecepatan 5 m/s menumbuk bola biliar B (m = 0,2 kg) yang diam. Jika setelah tumbukan bola A diam, kecepatan bola B setelah tumbukan adalah…
A. 2,5 m/s
B. 5 m/s
C. 7,5 m/s
D. 10 m/s
12. 12. Koefisien restitusi (e) untuk tumbukan lenting sempurna adalah…
A. e = 0
B. 0 < e < 1
C. e = 1
D. e > 1
13. 13. Impuls adalah hasil kali antara gaya dan…
A. Jarak
B. Waktu
C. Kecepatan
D. Massa
14. 14. Sebuah benda bermassa 4 kg mula-mula diam. Kemudian diberi gaya konstan 20 N selama 2 detik. Momentum benda setelah 2 detik adalah…
A. 10 Ns
B. 20 Ns
C. 40 Ns
D. 80 Ns
15. 15. Berikut ini adalah contoh aplikasi Hukum Kekekalan Momentum, kecuali…
A. Roket meluncur ke angkasa
B. Dorongan perahu dayung
C. Gerak jatuh bebas
D. Tumbukan dua bola biliar
16. 16. Sebuah benda bermassa ‘m’ bergerak dengan kecepatan ‘v’. Energi kinetik benda tersebut adalah E. Jika momentumnya menjadi dua kali semula, energi kinetiknya akan menjadi…
A. E/2
B. E
C. 2E
D. 4E
17. 17. Dua buah gerbong kereta api bermassa sama, 10.000 kg, bergerak saling mendekat. Gerbong A bergerak 5 m/s dan gerbong B bergerak 3 m/s. Jika setelah bertumbukan tidak lenting sama sekali, kecepatan kedua gerbong setelah tumbukan adalah…
A. 1 m/s
B. 2 m/s
C. 3 m/s
D. 4 m/s
18. 18. Sebuah senapan menembakkan peluru. Gaya dorong ke belakang (recoil) yang dirasakan penembak adalah akibat dari…
A. Hukum Newton I
B. Hukum Newton II
C. Hukum Newton III
D. Hukum Kekekalan Energi
19. 19. Manakah pernyataan yang benar mengenai impuls dan perubahan momentum?
A. Impuls selalu lebih besar dari perubahan momentum.
B. Impuls selalu lebih kecil dari perubahan momentum.
C. Impuls adalah sama dengan perubahan momentum.
D. Impuls tidak memiliki hubungan dengan perubahan momentum.
20. 20. Sebuah bola jatuh dari ketinggian 1,8 m dan memantul kembali hingga ketinggian 0,8 m. Koefisien restitusi tumbukan bola dengan lantai adalah…
A. ¹/₃
B. ²/₃
C. ¹/₂
D. ²/₅
Isian Singkat
1. 1. Jika sebuah benda bermassa 3 kg memiliki momentum 15 kg·m/s, maka kecepatannya adalah… m/s.
2. 2. Dua buah benda bertumbukan dan setelah tumbukan kedua benda bergerak bersama-sama. Jenis tumbukan ini adalah tumbukan…
3. 3. Sebuah gaya sebesar 50 N bekerja pada benda selama 0,5 detik. Impuls yang dihasilkan adalah… Ns.
4. 4. Koefisien restitusi (e) untuk tumbukan lenting sebagian memiliki rentang nilai…
5. 5. Hukum Kekekalan Momentum berlaku pada sistem yang bersifat…
Uraian
1. 1. Jelaskan perbedaan antara momentum dan impuls, serta berikan contoh masing-masing dalam kehidupan sehari-hari!
2. 2. Sebuah benda A bermassa 2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 6 m/s menumbuk benda B bermassa 4 kg yang bergerak ke kiri dengan kecepatan 3 m/s. Jika setelah tumbukan kedua benda menyatu, tentukan kecepatan kedua benda setelah tumbukan!
3. 3. Jelaskan konsep recoil (tolakan) pada senjata api menggunakan prinsip Hukum Kekekalan Momentum!
4. 4. Sebuah balok kayu bermassa 1,9 kg digantung. Sebutir peluru bermassa 0,1 kg ditembakkan dan bersarang di dalam balok. Akibatnya, balok dan peluru terayun ke atas hingga mencapai ketinggian 0,2 m. Tentukan kecepatan peluru sesaat sebelum menumbuk balok!
5. 5. Bandingkan karakteristik tumbukan lenting sempurna, lenting sebagian, dan tidak lenting sama sekali dari segi koefisien restitusi (e) dan kekekalan energi kinetik!
Mencocokkan
1. Cocokkan istilah berikut dengan definisinya!
1. Momentum
2. Impuls
A. Perubahan momentum suatu benda yang disebabkan oleh gaya yang bekerja dalam selang waktu tertentu.
B. Ukuran kuantitas gerak suatu benda, hasil kali massa dan kecepatan.
2. Cocokkan jenis tumbukan berikut dengan nilai koefisien restitusi (e) yang sesuai!
1. Tumbukan Lenting Sempurna
2. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali
A. e = 0
B. e = 1
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. D
Pembahasan: Momentum (p) dihitung dengan rumus p = mv. Dengan m = 2 kg dan v = 10 m/s, maka p = 2 kg × 10 m/s = 20 kg·m/s atau 20 Ns.
2. B
Pembahasan: Untuk tumbukan lenting sempurna, gunakan hukum kekekalan momentum dan koefisien restitusi (e=1).
m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁’ + m₂v₂’
e = -(v₂’ – v₁’) / (v₂ – v₁)
Dari kedua persamaan, didapatkan v₁’ = -1,6 m/s.
3. C
Pembahasan: Impuls (I) adalah perubahan momentum (Δp). I = Δp = m(v’ – v). Jika arah awal positif, maka v = 8 m/s dan v’ = -6 m/s. I = 0,5 kg × (-6 m/s – 8 m/s) = 0,5 kg × (-14 m/s) = -7 Ns. Besar impuls adalah 7 Ns.
4. C
Pembahasan: Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa dalam sistem terisolasi (tanpa gaya eksternal), total momentum sebelum dan sesudah interaksi adalah sama atau konstan.
5. B
Pembahasan: Menggunakan hukum kekekalan momentum: mₚvₚ + mₛvₛ = mₚvₚ’ + mₛvₛ’. Awalnya diam, jadi 0 = mₚvₚ’ + mₛvₛ’.
0 = (0,01 kg × 400 m/s) + (5 kg × vₛ’).
0 = 4 + 5vₛ’.
vₛ’ = -4/5 = -0,8 m/s. Kecepatan recoil adalah 0,8 m/s (arah berlawanan).
6. C
Pembahasan: Momentum (p) = massa (m) × kecepatan (v). Satuan m adalah kg, satuan v adalah m/s. Jadi, satuan momentum adalah kg·m/s.
7. C
Pembahasan: Tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan di mana energi kinetik total sistem sebelum dan sesudah tumbukan tetap sama (kekal).
8. B
Pembahasan: Momentum mobil (p_mobil) = 1000 kg × 20 m/s = 20.000 Ns.
Momentum motor (p_motor) = 200 kg × 50 m/s = 10.000 Ns.
Perbandingan p_mobil : p_motor = 20.000 : 10.000 = 2 : 1.
9. C
Pembahasan: Momentum p = mv. Jika v menjadi 2v, maka momentum baru p’ = m(2v) = 2(mv) = 2p.
10. B
Pembahasan: Ciri khas tumbukan tidak lenting sama sekali adalah kedua benda menyatu dan bergerak bersama-sama setelah tumbukan.
11. B
Pembahasan: Hukum kekekalan momentum: m_A v_A + m_B v_B = m_A v_A’ + m_B v_B’.
(0,2 kg × 5 m/s) + (0,2 kg × 0 m/s) = (0,2 kg × 0 m/s) + (0,2 kg × v_B’).
1 Ns = 0,2 kg × v_B’.
v_B’ = 1 / 0,2 = 5 m/s.
12. C
Pembahasan: Koefisien restitusi (e) mengukur kelentingan tumbukan. Untuk lenting sempurna, e = 1.
13. B
Pembahasan: Impuls (I) didefinisikan sebagai hasil kali gaya (F) dan selang waktu (Δt) gaya tersebut bekerja: I = FΔt.
14. C
Pembahasan: Impuls (I) = FΔt = 20 N × 2 s = 40 Ns. Karena benda mula-mula diam, perubahan momentum (Δp) = p_akhir – p_awal = p_akhir – 0 = p_akhir. Jadi, momentum benda setelah 2 detik adalah 40 Ns.
15. C
Pembahasan: Gerak jatuh bebas dipengaruhi oleh gaya gravitasi eksternal, sehingga momentum sistem (benda dan Bumi) tidak kekal jika hanya meninjau benda. Roket, perahu dayung, dan tumbukan adalah contoh aplikasi kekekalan momentum.
16. D
Pembahasan: Momentum p = mv, Energi kinetik E = ¹/₂mv². Kita tahu v = p/m. Substitusikan ke E: E = ¹/₂m(p/m)² = p² / (2m).
Jika momentum menjadi 2p, maka E’ = (2p)² / (2m) = 4p² / (2m) = 4E.
17. A
Pembahasan: Hukum kekekalan momentum untuk tumbukan tidak lenting sama sekali: m_A v_A + m_B v_B = (m_A + m_B)v’.
Anggap arah A positif, maka v_A = 5 m/s dan v_B = -3 m/s.
(10.000 × 5) + (10.000 × -3) = (10.000 + 10.000)v’.
50.000 – 30.000 = 20.000v’.
20.000 = 20.000v’.
v’ = 1 m/s.
18. C
Pembahasan: Recoil adalah contoh aksi-reaksi. Gaya yang diberikan senapan pada peluru (aksi) menghasilkan gaya yang sama besar dan berlawanan arah dari peluru pada senapan (reaksi). Ini sesuai dengan Hukum Newton III.
19. C
Pembahasan: Teorema Impuls-Momentum menyatakan bahwa impuls yang diberikan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut (I = Δp).
20. B
Pembahasan: Koefisien restitusi dapat dihitung dari perbandingan akar kuadrat ketinggian pantulan dan ketinggian awal: e = √h’ / √h.
e = √0,8 / √1,8 = √(0,8 / 1,8) = √(8/18) = √(4/9) = 2/3.
Isian Singkat
1. 5
2. Tidak lenting sama sekali
3. 25
4. 0 < e < 1
5. Terisolasi
Uraian
1. Momentum adalah ukuran kuantitas gerak suatu benda, didefinisikan sebagai hasil kali massa dan kecepatan (p = mv). Contoh: Truk yang bergerak lambat memiliki momentum besar karena massanya besar. Impuls adalah perubahan momentum suatu benda, didefinisikan sebagai hasil kali gaya dan selang waktu gaya bekerja (I = FΔt). Contoh: Pukulan bola tenis yang cepat dengan raket menghasilkan impuls besar pada bola.
2. Diketahui: m_A = 2 kg, v_A = 6 m/s; m_B = 4 kg, v_B = -3 m/s (karena berlawanan arah).
Tumbukan tidak lenting sama sekali, jadi v_A’ = v_B’ = v’.
Hukum kekekalan momentum: m_A v_A + m_B v_B = (m_A + m_B)v’.
(2 kg × 6 m/s) + (4 kg × -3 m/s) = (2 kg + 4 kg)v’.
12 Ns – 12 Ns = 6 kg × v’.
0 = 6 kg × v’.
v’ = 0 m/s. Kedua benda berhenti setelah tumbukan.
3. Konsep recoil pada senjata api adalah aplikasi langsung dari Hukum Kekekalan Momentum. Sebelum peluru ditembakkan, sistem (senapan + peluru) berada dalam keadaan diam, sehingga total momentumnya nol. Ketika peluru ditembakkan, senapan memberikan gaya pada peluru, mendorongnya ke depan. Menurut Hukum Newton III, peluru juga memberikan gaya yang sama besar namun berlawanan arah pada senapan. Akibatnya, untuk menjaga total momentum sistem tetap nol (kekal), senapan akan bergerak ke belakang dengan kecepatan tertentu (recoil). Momentum peluru ke depan sama besar dengan momentum senapan ke belakang, tetapi karena massa senapan jauh lebih besar, kecepatan recoilnya jauh lebih kecil.
4. Ini adalah masalah ayunan balistik, gabungan kekekalan momentum dan kekekalan energi.
Langkah 1: Kekekalan energi setelah tumbukan (balok+peluru bergerak ke atas).
Energi kinetik gabungan = Energi potensial gabungan.
¹/₂(m_p + m_b)v’² = (m_p + m_b)gh.
¹/₂v’² = gh.
v’ = √(2gh) = √(2 × 9,8 m/s² × 0,2 m) = √3,92 ≈ 1,98 m/s.
Langkah 2: Kekekalan momentum saat tumbukan (tidak lenting sama sekali).
m_p v_p + m_b v_b = (m_p + m_b)v’.
0,1 kg × v_p + 1,9 kg × 0 m/s = (0,1 kg + 1,9 kg) × 1,98 m/s.
0,1 v_p = 2 kg × 1,98 m/s.
0,1 v_p = 3,96 Ns.
v_p = 3,96 / 0,1 = 39,6 m/s.
Jadi, kecepatan peluru sesaat sebelum menumbuk balok adalah sekitar 39,6 m/s.
5. 1. Tumbukan Lenting Sempurna:
– Koefisien restitusi (e) = 1.
– Energi kinetik sistem kekal (tidak ada kehilangan energi kinetik).
– Momentum sistem kekal.
2. Tumbukan Lenting Sebagian:
– Koefisien restitusi (e) = 0 < e < 1.
– Energi kinetik sistem tidak kekal (ada sebagian energi kinetik yang hilang, biasanya menjadi panas atau suara).
– Momentum sistem kekal.
3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali:
– Koefisien restitusi (e) = 0.
– Energi kinetik sistem tidak kekal (kehilangan energi kinetik paling besar, kedua benda menyatu dan bergerak bersama setelah tumbukan).
– Momentum sistem kekal.
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-A