Selamat datang di kumpulan latihan soal fisika materi momentum dan impuls! Topik ini merupakan salah satu fondasi penting dalam mekanika klasik yang seringkali muncul dalam ujian sekolah maupun seleksi masuk perguruan tinggi. Momentum adalah besaran vektor yang menunjukkan kuantitas gerak suatu benda, dipengaruhi oleh massa dan kecepatan, sementara impuls adalah perubahan momentum yang disebabkan oleh gaya yang bekerja dalam selang waktu tertentu. Dalam latihan soal ini, Anda akan menemukan beragam jenis pertanyaan mulai dari pilihan ganda, isian singkat, uraian, hingga menjodohkan. Soal-soal ini dirancang untuk menguji pemahaman Anda tentang konsep dasar momentum dan impuls, hukum kekekalan momentum, berbagai jenis tumbukan (lenting sempurna, lenting sebagian, dan tidak lenting sama sekali), serta aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Persiapkan diri Anda untuk menguasai materi ini dengan berlatih secara konsisten dan memahami setiap konsep yang ada!
Contoh Soal soal fisika materi momentum
A. Pilihan Ganda
1. Besaran yang menyatakan ukuran kesukaran untuk menghentikan suatu benda yang sedang bergerak adalah…
- Momentum
- Impuls
- Gaya
- Energi Kinetik
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Momentum adalah ukuran kuantitas gerak suatu benda. Semakin besar momentumnya, semakin sulit benda tersebut dihentikan.
2. Satuan Sistem Internasional (SI) untuk momentum adalah…
- Newton meter (Nm)
- Kilogram meter per detik (kg m/s)
- Joule (J)
- Watt (W)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Momentum (p) dirumuskan sebagai massa (m) dikalikan kecepatan (v). Satuan massa adalah kilogram (kg) dan satuan kecepatan adalah meter per detik (m/s). Jadi, satuan momentum adalah kg m/s.
3. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Besar momentum benda tersebut adalah…
- 2,5 kg m/s
- 7 kg m/s
- 10 kg m/s
- 20 kg m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Momentum (p) = massa (m) × kecepatan (v) = 2 kg × 5 m/s = 10 kg m/s.
4. Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara…
- Gaya dan selang waktu
- Massa dan kecepatan
- Massa dan percepatan
- Energi dan waktu
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Impuls (I) adalah hasil kali gaya (F) dan selang waktu (Δt) gaya tersebut bekerja.
5. Satuan SI untuk impuls adalah…
- Joule (J)
- Watt (W)
- Kilogram (kg)
- Newton sekon (Ns)
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Impuls (I) = gaya (F) × selang waktu (Δt). Satuan gaya adalah Newton (N) dan satuan waktu adalah detik (s). Jadi, satuan impuls adalah Ns. Perlu diingat juga bahwa impuls memiliki satuan yang sama dengan momentum, yaitu kg m/s.
6. Hubungan antara impuls dan perubahan momentum dinyatakan dalam teorema impuls-momentum, yaitu…
- Impuls berbanding lurus dengan momentum awal
- Impuls sama dengan perubahan momentum
- Impuls berbanding terbalik dengan momentum akhir
- Impuls adalah momentum total
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Teorema impuls-momentum menyatakan bahwa impuls yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut (I = Δp).
7. Sebuah bola bermassa 0,5 kg dilempar dengan kecepatan 10 m/s. Bola tersebut kemudian dipukul berlawanan arah sehingga kecepatannya menjadi 15 m/s. Besar impuls yang diberikan pada bola adalah…
- 2,5 Ns
- 7,5 Ns
- 12,5 Ns
- 25 Ns
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Impuls (I) = Δp = m(v₂ – v₁). Jika kecepatan awal positif, maka kecepatan akhir berlawanan arah adalah negatif. I = 0,5 kg × (-15 m/s – 10 m/s) = 0,5 kg × (-25 m/s) = -12,5 Ns. Besar impuls adalah 12,5 Ns.
8. Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka…
- Energi kinetik sistem tetap
- Gaya total sistem adalah nol
- Percepatan sistem adalah konstan
- Momentum total sistem adalah kekal
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa momentum total sistem sebelum dan sesudah interaksi (tumbukan) adalah sama, asalkan tidak ada gaya eksternal yang bekerja.
9. Pada tumbukan lenting sempurna, koefisien restitusi (e) memiliki nilai…
- e = 1
- e = 0
- 0 < e < 1
- e > 1
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Koefisien restitusi (e) untuk tumbukan lenting sempurna adalah 1, yang berarti tidak ada energi kinetik yang hilang.
10. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, setelah tumbukan kedua benda…
- Memantul dengan kecepatan yang sama
- Bergerak bersama-sama dengan kecepatan yang sama
- Bergerak terpisah dengan arah yang berlawanan
- Kehilangan seluruh energi kinetiknya
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Dalam tumbukan tidak lenting sama sekali, kedua benda bergerak bersama-sama setelah tumbukan dengan kecepatan yang sama. Koefisien restitusinya adalah 0.
11. Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Tiba-tiba mobil menabrak dinding dan berhenti dalam waktu 0,1 detik. Gaya rata-rata yang bekerja pada mobil selama tumbukan adalah…
- 20000 N
- 200000 N
- 2000 N
- 200 N
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Impuls = Δp = F × Δt. Δp = m(v₂ – v₁) = 1000 kg × (0 – 20 m/s) = -20000 kg m/s. F = Δp / Δt = -20000 Ns / 0,1 s = -200000 N. Besar gayanya adalah 200000 N.
12. Jika dua benda mengalami tumbukan lenting sebagian, maka nilai koefisien restitusi (e) adalah…
- e = 1
- e = 0
- 0 < e < 1
- e < 0
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Untuk tumbukan lenting sebagian, koefisien restitusi berada di antara 0 dan 1 (0 < e < 1), yang menunjukkan ada sebagian energi kinetik yang hilang menjadi bentuk energi lain (misalnya panas atau suara).
13. Sebuah peluru bermassa 10 gram ditembakkan dari senapan bermassa 2 kg dengan kecepatan 300 m/s. Kecepatan hentakan senapan ke belakang adalah…
- 1,5 m/s
- 3 m/s
- 0,15 m/s
- 0,3 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gunakan Hukum Kekekalan Momentum: (m₁v₁ + m₂v₂)sebelum = (m₁v₁’ + m₂v₂’)sesudah. Awalnya diam: 0 = (0,01 kg × 300 m/s) + (2 kg × v_senapan’). 0 = 3 + 2v_senapan’. v_senapan’ = -3/2 = -1,5 m/s. Kecepatan hentakan 1,5 m/s (arah berlawanan).
14. Grafik gaya (F) terhadap waktu (t) menunjukkan bahwa luas di bawah kurva tersebut merepresentasikan…
- Momentum
- Impuls
- Energi Kinetik
- Usaha
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Luas di bawah kurva grafik F-t adalah hasil kali F × Δt, yang merupakan definisi dari impuls.
15. Dua buah bola, A (massa 2 kg) dan B (massa 3 kg), bergerak saling mendekat dengan kecepatan masing-masing 10 m/s dan 5 m/s. Jika kedua bola bertumbukan tidak lenting sama sekali, kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah…
- 0 m/s
- 0,5 m/s
- 2 m/s
- 1 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: D
Pembahasan: Hukum Kekekalan Momentum: m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’. (2 × 10) + (3 × -5) = (2 + 3)v’. 20 – 15 = 5v’. 5 = 5v’. v’ = 1 m/s.
16. Penerapan konsep momentum dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemukan pada…
- Gerak roket
- Pemanasan air
- Resistor pada rangkaian listrik
- Lensa kacamata
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Gerak roket menggunakan prinsip kekekalan momentum, di mana gas buang didorong ke belakang, dan roket bergerak ke depan.
17. Jika sebuah benda memiliki momentum yang sangat besar, hal ini dapat disebabkan oleh…
- Massa kecil dan kecepatan kecil
- Massa besar dan kecepatan kecil
- Massa besar dan kecepatan besar
- Massa kecil dan kecepatan besar
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Momentum (p) = m × v. Momentum besar bisa karena massa besar, kecepatan besar, atau keduanya.
18. Sebuah balok bermassa 500 gram diam di atas lantai licin. Peluru bermassa 10 gram ditembakkan ke balok dan bersarang di dalamnya. Jika kecepatan peluru sebelum menumbuk balok adalah 100 m/s, kecepatan balok dan peluru setelah tumbukan adalah…
- 1 m/s
- 1,96 m/s
- 2 m/s
- 10 m/s
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: B
Pembahasan: Tumbukan tidak lenting sama sekali. m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’. (0,01 kg × 100 m/s) + (0,5 kg × 0) = (0,01 + 0,5)v’. 1 = 0,51v’. v’ = 1/0,51 ≈ 1,96 m/s.
19. Pernyataan yang benar mengenai impuls adalah…
- Merupakan besaran vektor
- Hanya bergantung pada massa benda
- Tidak memiliki satuan
- Selalu menyebabkan benda berhenti
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: A
Pembahasan: Impuls adalah besaran vektor karena gaya dan perubahan momentum adalah vektor. Arah impuls sama dengan arah gaya yang bekerja.
20. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian tertentu dan memantul. Jika tinggi pantulan kurang dari tinggi jatuhnya, ini menunjukkan jenis tumbukan…
- Lenting sempurna
- Tidak lenting sama sekali
- Lenting sebagian
- Elastis
Lihat Kunci Jawaban
Jawaban: C
Pembahasan: Jika tinggi pantulan kurang dari tinggi jatuhnya, berarti ada kehilangan energi kinetik, sehingga ini adalah tumbukan lenting sebagian.
B. Isian Singkat
1. Rumus matematis untuk momentum adalah p = …
Jawaban: m × v
2. Jika sebuah gaya 10 N bekerja pada benda selama 0,5 detik, besar impuls yang diberikan adalah … Ns.
Jawaban: 5
3. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, nilai koefisien restitusi (e) adalah …
Jawaban: 0
4. Perubahan momentum suatu benda disebabkan oleh adanya … yang bekerja pada benda tersebut.
Jawaban: Impuls
5. Untuk memperbesar momentum sebuah benda, kita bisa memperbesar massa atau … benda tersebut.
Jawaban: Kecepatan
C. Menjodohkan
1. Jodohkan istilah-istilah di bawah ini dengan definisi atau karakteristik yang tepat!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Momentum | Ukuran kuantitas gerak benda |
| Impuls | Perubahan momentum |
| Tumbukan Lenting Sempurna | Koefisien restitusi e = 1 |
| Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali | Benda menyatu setelah tumbukan |
2. Cocokkan konsep fisika berikut dengan rumusnya atau satuannya yang sesuai!
| Premis | Respon |
|---|---|
| Hukum Kekekalan Momentum | p_total_awal = p_total_akhir |
| Koefisien Restitusi | e = -(v₂’ – v₁’) / (v₂ – v₁) |
| Satuan Impuls | Ns |
| Satuan Momentum | kg m/s |
D. Uraian
1. Jelaskan perbedaan mendasar antara momentum dan energi kinetik, termasuk besaran penyusun dan sifat vektor/skalarnya!
Momentum (p) adalah hasil kali massa (m) dan kecepatan (v). Ini adalah besaran vektor, artinya memiliki besar dan arah. Arah momentum searah dengan kecepatan. Satuan SI-nya adalah kg m/s. Energi kinetik (Ek) adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya, dirumuskan sebagai ½ mv². Ini adalah besaran skalar, artinya hanya memiliki besar dan tidak memiliki arah. Satuan SI-nya adalah Joule (J). Perbedaan utamanya adalah momentum berkaitan dengan ‘kuantitas gerak’ dan arah, sedangkan energi kinetik berkaitan dengan ‘kemampuan melakukan kerja’ karena gerak tanpa mempertimbangkan arah.
2. Dua buah gerbong kereta masing-masing bermassa 5000 kg. Gerbong pertama bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan gerbong kedua diam. Jika gerbong pertama menumbuk gerbong kedua dan keduanya saling mengait (tumbukan tidak lenting sama sekali), hitunglah kecepatan kedua gerbong setelah tumbukan!
Diketahui:
m₁ = 5000 kg
v₁ = 10 m/s
m₂ = 5000 kg
v₂ = 0 m/s (diam)
Tumbukan tidak lenting sama sekali, sehingga v₁’ = v₂’ = v’.
Menggunakan Hukum Kekekalan Momentum:
m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’
(5000 kg × 10 m/s) + (5000 kg × 0 m/s) = (5000 kg + 5000 kg)v’
50000 kg m/s + 0 = 10000 kg × v’
50000 = 10000v’
v’ = 50000 / 10000
v’ = 5 m/s
Jadi, kecepatan kedua gerbong setelah tumbukan adalah 5 m/s.
3. Jelaskan konsep koefisien restitusi (e) dalam tumbukan benda dan sebutkan rentang nilainya untuk setiap jenis tumbukan!
Koefisien restitusi (e) adalah sebuah konstanta yang menyatakan perbandingan antara kecepatan relatif benda setelah tumbukan dengan kecepatan relatif benda sebelum tumbukan. Nilainya menunjukkan seberapa ‘elastis’ atau ‘lenting’ suatu tumbukan. Secara matematis, e = -(v₂’ – v₁’) / (v₂ – v₁), di mana v’ adalah kecepatan setelah tumbukan dan v adalah kecepatan sebelum tumbukan.
Rentang nilai e untuk setiap jenis tumbukan:
1. **Tumbukan Lenting Sempurna:** e = 1. Ini berarti tidak ada energi kinetik yang hilang selama tumbukan.
2. **Tumbukan Lenting Sebagian:** 0 < e < 1. Ada sebagian energi kinetik yang hilang, biasanya berubah menjadi panas, suara, atau deformasi.
3. **Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali:** e = 0. Seluruh energi kinetik relatif hilang dan kedua benda bergerak bersama-sama setelah tumbukan.
4. Sebuah bola kasti bermassa 150 gram dilemparkan secara horizontal dengan kecepatan 20 m/s menuju tembok. Setelah menumbuk tembok, bola memantul kembali dengan kecepatan 15 m/s. Hitunglah perubahan momentum bola tersebut!
Diketahui:
m = 150 gram = 0,15 kg
v₁ = 20 m/s (misal arah ke kanan positif)
v₂ = -15 m/s (arah ke kiri negatif)
Perubahan momentum (Δp) = p₂ – p₁ = m v₂ – m v₁ = m (v₂ – v₁)
Δp = 0,15 kg × (-15 m/s – 20 m/s)
Δp = 0,15 kg × (-35 m/s)
Δp = -5,25 kg m/s
Jadi, perubahan momentum bola adalah -5,25 kg m/s (arahnya berlawanan dengan arah momentum awal). Besar perubahan momentum adalah 5,25 kg m/s.
5. Berikan dua contoh aplikasi Hukum Kekekalan Momentum dalam teknologi atau kehidupan sehari-hari, dan jelaskan singkat prinsip kerjanya!
Dua contoh aplikasi Hukum Kekekalan Momentum adalah:
1. **Gerak Roket:** Roket bekerja berdasarkan prinsip aksi-reaksi dan kekekalan momentum. Gas panas hasil pembakaran bahan bakar didorong keluar dari bagian belakang roket dengan kecepatan tinggi (aksi). Sesuai hukum kekekalan momentum, roket akan terdorong ke depan dengan momentum yang sama besar tetapi berlawanan arah (reaksi), sehingga roket dapat bergerak melaju di angkasa.
2. **Senapan/Meriam:** Ketika peluru ditembakkan dari senapan atau meriam, peluru bergerak ke depan dengan momentum tertentu. Untuk menjaga momentum total sistem (senapan + peluru) tetap nol (jika awalnya diam), senapan akan terdorong ke belakang (hentakan) dengan momentum yang sama besar tetapi berlawanan arah dengan momentum peluru.