4. Sebuah bus yang massanya 2 ton bergerak dengan kecepatan 54 km/jam, tiba-tiba bus menabrak sebuah pohon dan berhenti dalam selang waktu 2 sekon. Gaya rata- rata pada bus selama berlangsungnya tabrakan adalah ... N. a. 12.000 c. 18.000 e. 25.000 b. 15.000 d. 20.000 

Ketika bus bergerak dengan kecepatan tertentu kemudian menabrak pohon hingga akhirnya berhenti, maka bus akan mengalami perubahan momentum. Pernahkah kamu mendengar istilah momentum dan impuls? Momentum dan impuls termasuk dalam besaran Fisika. Yuk kita review terlebih dahulu mengenai konsep momentum dan impuls.

Identifikasi Konsep

Dalam fisika, momentum berkaitan dengan kuantitas gerak yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Momentum dapat didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dan kecepatan benda, atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

\(p=mv\)

dimana:
\(p\) = momentum (kgm/s)
\(m\) = massa benda (kg)
\(v\) = kecepatan benda (m/s)

Karena kecepatan merupakan besaran vektor sedangkan massa merupakan besaran skalar, maka momentum merupakan besaran vektor, yakni besaran yang memiliki nilai dan arah.

Berbicara tentang gerak, kamu pasti masih ingat bahwa untuk membuat benda bergerak maka diperlukan gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu tertentu. Dalam hal ini, hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya bekerja pada benda didefinisikan sebagai impuls. Secara matematis, impuls dirumuskan sebagai:

\(I=F\triangle t\)

dimana:
\(I\) = impuls (Ns)
\(F\) = gaya (N)
\(\triangle t\) = selang waktu (s)

Selain itu impuls juga dapat didefinisikan sebagai perubahan momentum yang dimiliki oleh suatu benda. Sehingga hubungan impuls dan momentum dapat dirumuskan sebagai:

\(I=\triangle p\)
\(F\triangle t=\triangle p\)

Pada soal tersebut, diketahui:
massa bus \(m\) = 2 ton = 2000 kg
kecepatan mula-mula \(v_1\) = 54 km/jam 
\(v_1\) = \(\frac{54\times 1000}{3600}\) m/s
\(v_1\) = 15 m/s
kecepatan akhir \(v_2\) = 0 karena berhenti
selang waktu \(\triangle t\) = 2 s

Yang ditanyakan adalah gaya rata-rata \(F\)?

Pada kasus ini, bus yang bergerak dengan kecepatan tertentu menabrak pohon hingga akhirnya berhenti. Dikarenakan mengalami perubahan kecepatan, maka bus juga akan mengalami perubahan momentum. Nah kita gunakan persamaan yang menunjukkan hubungan perubahan momentum, gaya, dan selang waktu sebagai berikut
\(I=\triangle p\)
\(F\triangle t=m\triangle v\)
\(F\triangle t=m(v_2-v_1)\)
\(F\times 2=2.000(0-15)\)
\(2F=2.000(-15)\)
\(2F=-30.000\)
\(F=\frac{-30.000}{2}\)
\(F=-15.000\) N
Tanda negatif menunjukkan gaya rata-rata yang mengenai bus ketika tabrakan arahnya berlawanan dengan gaya yang diberikan bus kepada pohon.

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi gaya rata- rata pada bus selama berlangsungnya tabrakan adalah 15.000 N. Jawabannya adalah B.