Momentum, Impuls, dan Macam-macam tumbukan

A.MOMENTUM

 1.Pengertian momentum

   Momentum di definisikan sebagai ukuran kesukaran untuk memberhentikan suatu benda. Momentum dinotasikan dengan (P) dengan satuan (kg.m/s). Momentum diperoleh dari hasil kali besaran skala massa (m) dengan besaran vektor kecepatan (m/s). Momentum sendiri merupakan besaran vektor.

   Rumus momentum yaitu :  

P = m.v

Keterangan: P = Momentum (kg.m/s)

                      m = Massa benda (kg)

                       v = Kecepatan benda (m/s)

Contoh :

  1.    Diketahui : m = 1.500kg

                     v  =  36km/jam = 10m/s

Ditanya : Momentum (P) ...?

Jawab : P = m.v

                    (1.500kg) x (36km/jam)

                 = 15.000kg.m/s

  2.  Seorang pemain bola bermassa 90kg bergerak lurus dengan kelajuan 4m/s. Sebuah granat bermassa 1kg ditembakkan dengan kelajuan 500m/s. Manakah yang mempunyai momentum lebih besar?

Pembahasan :

    Diketahui : (m) pemain bola = 90kg

                        (v) pemain bola = 4m/s

                        (m) granat = 1kg

                         (v) granat =  500m/s

      Jawab : * Besar momentum pemain bola:

                      (P) pemain = m pemain .v pemain

                                           = 90kg . 4m/s = 360kg.m/s

                    *Besar momentum sebuah granat:

                     (P) granat = m granat . v granat

                                        = 1kg . 500m/s = 500kg.m/s

 Jadi, yang mempunyai momentum lebih besar adalah sebuah granat dengan momentum 500kg.m/s.
 

 2.Hukum kekekalan momentum

  Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa, “Jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan. 

Hukum momentum:

P sebelum = P sesudah

P1 + P2  =  P1’ +  P2’

m1v1 + m2v2 = m1v1’+m2v2’ 

       

Contoh : 

  Sebuah gerbang mempunyai massa 10.000kg berjalan dengan laju 24m/s ke kanan dan menabrak gerbang sejenis yg berhenti. Jika kedua gerbang tersambung akibat tumbukan, berapakah kecepatan (v) keduanya sesaat setelah tumbukan?

 Jawab:  Jumlah momentum sebelum tumbukan 

                                   P1 = m1.v1+m2.v2

                                           (10.000kg)(24m/s) + (10.000kg)(0m/s)

                                        =  2,4 x 100.000 kg.m/s

 Arah momentum total mula-mula ke kanan, setelah tumbukan kedua gerbong tersambung sehingga kecepatannya sama yaitu (v’) dan momentumnya menjadi:

                                               P2=(m1+m2) . v’

        Jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan 

                                         P1      =      P2

               2,4 . 100000 kg.m/s        =     (m1+m2) . v’

                   (m1+m2) . v’         =    2,4 . 100.000 kg.m/s       

                                      v’         =     2,4 . 100.000 kg.m/s

                                                             (m1+m2)     

                                 v’       =     2,4 . 100.000 kg.m/s

                                                (10.000kg)+(10.000kg)

                                  v’    =    12m/s

      Jadi, setelah tumbukan, kedua gerbong bergerak ke kanan dengan kecepatan 12m/s. 

   Hukum kekekalan momentum menyatakan:

    Bila tidak ada gaya dari luar yang bekerja pada benda-benda yang melakukan interaksi, atau resultan gaya dari luar yang bekerja pada benda-benda adalah nol, maka jumlah momentum benda-benda sebelum mengadakan interaksi selalu sama dengan jumlah momentum benda-benda setelah mengadakan interaksi. 

  3.Peristiwa yang berlaku pada hukum kekekalan momentum

·       Tumbukan benda

·       Interaksi dua benda

·       Peristiwa ledakan

·       Peristiwa tarik-menarik

·       Peristiwa jalannya roket/jet

  4.Contoh penerapan hukum kekekalan momentum kehidupan sehari-hari :

·       Prinsip peluncuran roket : Besar momentum yang di hasilkan gaya dorong oleh bahan bakar sama dengan momentum meluncurnya roket

·       Senapan/Meriam

·       Orang ketika melompat dari perahu

·       Ayunan balistik

·       Balon udara pada mobil dan sabuk pengaman.

  B.IMPULS

1.Pengertian Impuls

   Impuls, dinotasikan dengan ( I ) dan memiliki satuan (N.s) atau (kg.m/s). Impuls adalah hasil kali gaya konstan seaat dengan selang waktu gaya bekerja. Impuls sendiri merupakan besaran vektor. Menurut definisinya, Impuls dapat dinyatakan oleh:

                                 I = F. ∆t   

Keterangan: I = Impuls (N.s)

                       F = Gaya suatu benda (N)

                    ∆t = Selang waktu singkat (s)

Contoh :

    Dik : m = 0,5kg

          v0 = 0

         F = 80N

          v = 6m/s

     Dit: a. Impuls (I) ...?

            b. Waktu sentuhan bola dan pemukul (∆t) ....?

   Jawab :

a)    I = mv-mv0 =  m(v-v0)

   = 0,5(6-0)  = 3N.s

b)   ∆t = mv-mv0 = 0,5(6-0)

               F              80

     = 0,0375 s

     = 37,5ms

C.HUBUNGAN IMPULS DAN MOMENTUM

  Hukum II Newton menjelaskan bahwa besar gaya yang bekerja dalam setiap satuan massa terhadap benda sama dengan besar percepatan yang di alami benda tersebut, atau dituliskan:

                                      F = m.a                            (4.3)

Percepatan benda adalah laju perubahan percepatan yang dialami benda terhadap waktu, yaitu: 

                                        a = ∆v      

                                            ___                      

                                             ∆t               

                                                      (4.4)

Sehingga hukum II Newton dapat ditulis 

                                          ∆v

                             F =  m ____ 

                                           ∆t                                                           

                                                                          (4.5)

Persamaan (4.5) dapat ditulis menjadi

                                         F∆t  = m . ∆v

                                                 = m (v-v0)

                                                  =  mv-m0                                                                                                                                                                                 

                                                                           (4.5a)                 

   Sisi kanan persamaan (4.5a) menunjukan perubahan momentum yaitu selisih antara momentum akhir (P = mv) dengan momentum awal (P0 = mv0)                                                                              

  Sedangkan sisi kiri, menunjukan impuls (I = F∆t). Dengan demikian persamaan (4.5a) dapat ditulis menjadi 

I = P-P0

I = ∆t

   Dapat disimpulkan bahwa Impuls ( I ) sama dengan perubahan momentum (∆p). Ini menunjukan bahwa gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perubahan momentum benda persatuan waktu. 

 P1 = momentum awal (kg.m/s)

 P2=Momentum akhir (kg.m/s)                                              

 v1=Kecepatan awal (m/s)

 v2= Kecepatan akhir (m/s)

Contoh:

  Dik : m = 1500kg

           v1=+20m/s

         v2= 15m/s

           ∆t = 3s

 Dit : F...?

 Jawab :    I   =   ∆P

             F. ∆t = P2-P1

             F. ∆t  = m . v2 – m . v1

              F(3s) = (1500kg)(15m/s) – (1500kg)(20m/s)

               F= -7500kg :  3s

                  = -2500N

4.TUMBUKAN

  1.Pengertian Tumbukan

   Tumbukan adalah pertemuan antara dua buah benda yang masing-masing relatif bergerak.

  2.Macam-macam tumbukan

·         Tumbukan elastis sempurna, yaitu tumbukan yang tak mengalami perubahan energi. Koefisien restitusi e = 1

·         Tumbukan elastis sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik sebab ada sebagian energi yang diubah dalam bentuk lain, misalnya panas. Koefisien restitusi 0 < e < 1.

·         Tumbukan tidak elastis , yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik dan kedua benda setelah tumbukan melekat dan bergerak bersama-sama. Koefisien restitusi e = 0.

  3.Pembahasan macam-macam tumbukan 

v TUMBUKAN LENTING SEMPURNA

   Dua benda dikatakan melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik

Hukum kekekalan momentum ditinjau dari energi kinetik:

Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu bertumbukan dan terpantul dalam arah yang berlawanan. Karena memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda memiliki momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan.

v TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN

Tumbukan lenting sebagian juga disebut tumbukan lenting tak sempurna. Hal ini sebenarnya banyak dijumpai pada tumbukan benda-benda disekitar kita.

Pada tumbukan ini berlaku hokum kekekalan momentum, tetapi hokum kekekalan energy tidak berlaku. Hal ini karena ada tenaga yang hilang saat tumbukan.

Dengan demikian, Ek setelah tumbukan < Ek sebelum tumbukan atau:

- m₂(v’₂ - v₂)²  <  v₁(v₁ - v’₁)²   …………… (iii) 

dengan cara membagi persamaan (iii) dengan persamaan (ii) maka didapat:

- (v’₁ - v’₂)²  <  v₁(v₁ - v₂)²   

Dari persmaan tersebut dapat disimpulkan bahwa:

Pada tumbukan lenting sebagian besarnya kecepatan relative sesudah tumbukan lebih kecil dari kecepatan relative sebelum tumbukan. (tanda negative menunjukkan arahnya berlawanan dengan arah semula)

v TUMBUKAN TAK LENTING SAMA SEKALI

Pada tumbukan ini jumlah energi kinetik kedua benda sebelum tumbukan (∆Ek) lebih besar dari setelah tumbukan (∆Ek`) . Pada tumbukan tak lenting sama sekali berlaku hukum kekekalan momentum:

artinya:
kecepatan benda 1 dengan benda 2 setelah bertumbukan sama

Contoh :

Sebuah peluru yang massanya 20 gram mengenai segumpal lilin mainan yang massanya 200 gram dan tergantung pada seutas tali yang panjang. Peluru itu masuk dan melekat pada lilin mainan. Jika kecepatan peluru sebelum mengenai lilin adalah 200 m/s, maka besarnya kecepatan lilin mainan setelah peluru tersebut masuk didalamnya adalah ...

Penyelesaian:

 m₁.v₁ + m₂.v₂ = (m₁ + m₂).v`
0 + 0,02 . 200 = (0,2 + 0,02) . v`
4 = 0,22 v`
v` = 4 / 0,22
    = 18,2 m/s

   

   Nah, semuanya sudah memahamikan apa itu Momentum,Impuls, dan Tumbukan? ..

Kalo gitu sampai disini dulu ya teman-teman, semoga pembelajaran kali ini yang Sarah kasih bermanfaat untuk kita semua, Amin.. :)

   Jangan lupa belajar dan terus semangat mencapai cita-cita, guys ...

Sumber :  http://sarahbhiba.blogspot.co.id/2015/01/momentum-impuls-dan-macam-macam-tumbukan_9.html