Grafik di samping menyatakan gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 2 kg dalam selang waktu 4 s. Jika benda tersebut mula-mula diam, besarnya energi kinetik setelah 4 s adalah...A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400 J

Soal

Grafik di samping menyatakan gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 2 kg dalam selang waktu 4 s. Jika benda tersebut mula-mula diam, besarnya energi kinetik setelah 4 s adalah...
A. 50 J
B. 100 J
C. 200 J
D. 300 J
E. 400 J

Penyelesaian :

Diketahui :

kecepatan awal diam, vo = 0
massa benda, m = 2 kg
selang waktu, t = 4 detik

Tanya :
Energi kinetik benda setelah t = 4 detik, Ek = __?

Jawab :

Step 1
----------
Cari impuls dulu saat bergerak selama 4 detik, 
Berdsarkan grafik pada soal menunjukkan besarnya GAYA yang bekerja pada benda berubah-rubah sesuai grafik. Maka Mencari impuls adalah 

Impuls = ∫F. dt

Dalam konsep integral di dalam pelajaran Matematika bisa dimanfaatkan untuk mencari LUAS Grafik fungsi Faya (F) terhadap waktu (t) dan hal ini merupakan BESAR nya Impuls yang bekerja pada benda itu, Sehingga persamaan di atas bisa ditulis menjadi :

Impuls = ∫F. dt = Luas Grafik fungsi F terhdap t

Impuls = Luas segitiga

Impuls = 1/2 x alas x tinggi

Impuls = 1/2 x 4 x 10

Impuls = 20 Kg.m/s


Step 2
---------
Cari kecepatan benda setelah detik ke-4 adalah : V = __?
Gunakan konsep :

Impuls = Δp = p - po

Impuls = m.(v - vo)

20 = 2.(v - 0)

20 = 2.v

v = 10 m/s


Step 3
---------
Energi kinetik setelah detik ke-4, Ek = __?
Gunakan Konsep Energi Kineteik,

Ek = 1/2.m.v²

Ek = 1/2. 2. 10²

Ek = 1/2. 2. 100

Ek = 100 Joule 


Jadi besar Energi kinetik benda setelah t = 4 detik adalah 100 Joule
 
Jawaban : B

_______________________________________________________

Konsep Dasar

A. Definisi IMPULS

Momentum tidak akan berubah selama tidak ada gaya luar. Saat ada gaya luar, kita dapat menghitung momentum akibat pengaruh gaya luar dengan hukum II Newton.

Impuls adalah besarnya gaya luar (F) dikalikan waktu (t), secara matematis didefinisikan sebagai :

F = m.a = m.(v - vo)/t

F.t = m.(v - vo)

F.t = m.v - m.vo

Impuls = p - po 

atau 

Impuls = Δp

Dapat dikatakan bahwa :

"Impuls yang diberikan sistem adalah perubahan momentum sistemnya"



B. GRAFIK IMPULS
Bila gaya luar yang diberikan kepada sistem besarnya berubah terhadap waktu, besarnya impuls merupakan jumlah perkalian terhadap waktu.

Bila kita buat dalam bentuk grafik Gaya terhadap waktu, IMPULS merupakan LUAS dari grafik tersebut atau bissa digambarkan dalam persamaan berikut ini :

Impuls = ∫ F.dt = Luas Grafik F terhadap t

atau 

F = m.a = m.Δv/Δt

Impuls = F.Δt = m.Δv


________________________________________________________

Kelas         : 11 SMA
Pelajaran   : Fisika
Kategori     : impuls dan Momentum
Kata kunci  : Gaya yang berubah, Grafik F terhadap t, Energi Kinetik,
                       Impuls
Kode           : 11.6.6 [Kelas 11 SMA FISIKA Bab 6 - Impuls dan Momentum]