Latihan Fisika Kelas X Konsep Impuls dan Momentum
# 4
Pilgan

Nando bermain sepatu roda bermassa 0,3 kg dengan kelajuan 18 km/jam. Saat itu Nando membawa buku seberat 1,2 kg di dalam tasnya sehingga beratnya menjadi 177 N. Jika percepatan gravitasi adalah 10 m/s2, maka berapa besar gaya yang dibutuhkan Nando untuk menghentikan sepatu rodanya dalam waktu 10 s?

A

9 N

B

12 N

C

15 N

D

18 N

E

20 N

Pembahasan:

Diketahui:

Massa sepatu roda ms = 0,3 kg

Massa buku mb = 1,2 kg

Berat total (buku dan Nando) w = 177 N

Kecepatan awal v1 = 18 kmjam=(18)(1.000 m3.600 s)=18.000 m3.600 s=5 18\ \frac{\text{km}}{\text{jam}}=\left(18\right)\left(\frac{1.000\ \text{m}}{3.600\ \text{s}}\right)=\frac{18.000\ \text{m}}{3.600\ \text{s}}=5\ \text{} m/s

Kecepatan akhir v2 = 0 m/s

Selang waktu Δt\Delta t = 10 s

Percepatan gravitasi g = 10 m/s2

Ditanya:

Gaya untuk menghentikan gerak sepatu roda Nando F ?

Dijawab:

Berdasarkan konsep, impuls merupakan hasil kali gaya impulsif dengan selang waktu dan dinyatakan dengan

I = FΔtI\ =\ F\Delta t

Sedangkan momentum merupakan ukuran kesukaran untuk memberhentikan gerak suatu benda melalui hasil perkalian antara massa dengan kecepatan benda.

p = mvp\ =\ mv

Selanjutnya, impuls yang dikerjakan pada suatu benda juga sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut dan dinyatakan dengan persamaan

I = ΔpI\ =\ \Delta p

FΔt=ΔpF\Delta t=\Delta p

1) Menentukan massa total

Berat merupakan gaya dari hasil kali massa dengan percepatan gravitasi yang arahnya selalu menuju ke pusat bumi.

w=mgw=mg

berat yang diketahui merupakan berat gabungan antara berat buku dan berat Nando sehingga

w=mNbgw=m_{\text{Nb}}g

mNb=wgm_{\text{Nb}}=\frac{w}{g}

mNb=17710m_{\text{Nb}}=\frac{177}{10}

mNb=17,7m_{\text{Nb}}=17,7 kg

Massa yang digunakan untuk menentukan gaya total yang menyebabkan gerak sepatu roda berhenti adalah massa total dari massa Nando + massa buku + massa sepatu roda, dimana

m=mNb+msm=m_{\text{Nb}}+m_s

m=17,7+0,3m=17,7+0,3

m=18m=18 kg

2) Menentukan Gaya

Berdasarkan konsep hubungan impuls dan momentum

FΔt=ΔpF\Delta t=\Delta p

FΔt=m(v2v1)F\Delta t=m\left(v_2-v_1\right)

F=m(v2v1)ΔtF=\frac{m\left(v_2-v_1\right)}{\Delta t}

F=18(05)10F=\frac{18\left(0-5\right)}{10}

F=9010F=\frac{-90}{10}

F=9F=-9 N

tanda negatif menunjukkan gaya dorong untuk mengurangi kecepatan agar berhenti.



Jadi, besar gaya yang dibutuhkan Nando untuk menghentikan sepatu rodanya dalam waktu 10 s adalah 9 N.