A_impul Dan Momentum Eksperimen Fisika

FISIKAFISIKA

SMK PERGURUAN CIKINI

IMPULS DAN MOMENTUM

AdaptifHal.: 2 Isi dengan Judul Halaman Terkait

MOMENTUM

Momentum didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dengan kecepatan benda.

p = m v

Keterangan:

p = momentum (kg.m/s)

m = massa (kg)

v = kecepatan benda (m/s)


MOMENTUM

Contoh

a. Sebuah mobil bermassa 1000 kg bergerak menuju utara dengan kecepatan 30 m/s.

b. Seorang anak bermassa 40 kg berlari menuju keselatan dengan kecepatan 5 m/s.

c. Seseorang yang massanya 50 kg mengendarai motor yang massanya 100 kg dengan kecepatan 20 m/s kearah timur.

1. Tentukan momentum dari data yang diberikan di bawah ini!

2. Sebuah bus bermassa 2000 kg bergerak dengan kecepatan

72 km/jam. Hitunglah momentum bus tersebut?


MOMENTUM

Penyelesaian

1. a. p = m v = 1000 kg x 30 m/s = 30.000 kg m/s.

Jadi, momentum mobil adalah 30.000 kg m/s ke arah utara.

b. p = m v = 40 kg x 5 m/s = 200 kg m/s.

Jadi, momentum anak tersebut adalah 200 kg m/s ke selatan.

c. p = (morang + mmotor) v

= (50 kg + 100 kg) x 20 m/s = 150 kg x 20 m/s = 3000 kg m/s

Jadi, momentum motor dengan pengendara tersebut adalah

200 kg m/s ke arah timur.2. p = m v = 2000 kg x 20 m/s = 40.000 kg m/s.

Jadi, momentum bus tersebut adalah 40.000 kg m/s.


IMPULS

Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda.

I = F t

Keterangan:

I = impuls (Ns)

F = gaya (N)

t = selang waktu (s)


HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS

Impuls didefinisikan sebagai perubahan momentum yang dimiliki oleh suatu benda.

F t = m v2 – m v1

I = m v

I = pKeterangan:

I = impuls (Ns)

F = gaya (N)

t = selang waktu (s)

p = perubahan momentum (kg.m/s)

m = massa (kg)

v = kecepatan benda (m/s)


Contoh

Sebuah benda massanya 1 kg dalam keadaan diam, kemudian dipukul dengan gaya F, sehingga benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s. jika pemukul menyentuh bola selama 0.02 sekon, tentukanlah :

a. perubahan bahan momentum benda, dan

b. besar gaya F yang bekerja pada benda.




Penyelesaian

a. perubahan momentum

p = mv2 – mv1 = 1 kg x 8 m/s – 1 kg x 0 m/s = 8 kg m/s

b. besar gaya F

F t = mv2 – mv1

F (0.02 s) = 8 kg m/s

NNF 40002.0

8


HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan.

p1 + p2 = p1’ + p2’

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’

Keterangan:

v1 = kecepatan benda pertama sebelum tumbukan (m/s)

v2 = kecepatan benda kedua sebelum tumbukan (m/s)

v1’ = kecepatan benda pertama setelah tumbukan (m/s)

v1’ = kecepatan benda kedua setelah tumbukan (m/s)


JENIS-JENIS TUMBUKAN

Tumbukan lenting sempurna

Tumbukan tak lenting sama sekali

Tumbukan lenting sebagian



Perbedaan tumbukan-tumbukan tersebut dapat diketa-hui berdasarkan nilai koefesien restitusi dari dua buah benda yang bertumbukan.

21

21 )''(

vv

vve

I n d I k a t o rM e l a n j u t k a

n

Keterangan:e = koefesien restitusi ( 0 < e < 1 )

v1 = kecepatan benda pertama sebelum tumbukan (m/s)

v2 = kecepatan benda kedua sebelum tumbukan (m/s)

v1’ = kecepatan benda pertama setelah tumbukan (m/s)

v1’ = kecepatan benda kedua setelah tumbukan (m/s)



Pada tumbukan lenting sempurna berlaku :

1. Hukum kekekalan energi kinetik.

2. Hukum kekekalan momentum.

2'22

2'11

222

211 2

1

2

1

2

1

2

1vmvmvmvm

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’

Tumbukan antara dua buah benda dikatakan lenting sempurna apabila jumlah energi mekanik benda sebelum dan sesudah tum-bukan adalah tetap.

Tumbukan lenting sempurna ( e =1 )


n


Dua buah benda yang bertumbukan dikatakan tidak lenting sama sekali apabila sesudah tumbukan kedua benda terse-but menjadi satu (bergabung) dan mempunyai kecepatan yang sama.

v1’= v2’ = v’

Hukum kekekalan momentum untuk dua buah benda yang bertum-bukan tidak lenting sama sekali dapat ditulis sebagai berikut.


Tumbukan tidak lenting sama sekali ( e = 0 )

m1 v1 + m2 v2 = (m1+ m1) v ’


n



Pada tumbukan lenting sebagian, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena terjadi perubahan jumlah energi kinetik se-belum dan sesudah tumbukan. Jadi, tumbukan lenting sebagian hanya memenuhi hukum kekekalan momentum saja.

21

21 )''(

vv

vve

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’

Tumbukan lenting sebagian ( 0 < e < 1 )


n


HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

ContohSebuah benda dengan massa 1 kg bergerak ke arah sumbu x positif dengan kecepatan 2 m/s. Benda yang lain dengan massa 2 kg berge-rak dengan kecepatan 2 m/s berlawanan arah dengan benda pertama. Setelah bertumbukan, kedua benda tersebut bergerak bersama-sama. Tentukan kecepatan kedua benda dan kemana arahnya?

Solution

m1 = 1 kg

m2 = 2 kg

v1 = 2 m/s

v2 = - 2 m/s then,

m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2

’

Because, v1’ = v2’ and in the direction,

then v1’ = v2’ = v’

sm

smv

vsm

vsm

vsmkgsmkg

vmmvmvm

67.03

2'

'3/2

'3/)42(

')21()/2)(2()/2)(1(

')( 212211


PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS

Peluncuran roket

Berdasarkan prinsip momentum dan impuls, gaya dorong pada roket dapat dinyatakan sebagai berikut.

t

vmF

t

vmF

vmtF

)(

)(

)(.

)/(tan

)/(

)(

smroketkecepav

skgwaktusatuantiaproketmassaperubahant

m

NroketdoronggayaF

where

Peluncuran roket

Source :

http://bestanimations.com

/Sci-F

i/Rockets/R

ockets.html

Keterangan:


Tembakan peluru dari senapan atau meriam


mA vA + mB vB = mA vA’ + mB vB’

Misalkan peluru dinyatakan dengan A dan senapan dinyatakan dengan B, maka hukum kekekalan momentumnya dapat ditulis sebagai berikut.

Karena vA = vB = 0 (keadaan diam), maka

mA vA’ = - mB vB’ Keterangan:

mA = massa peluru (kg)

mB = massa senapan (kg)

vA’ = kecepatan peluru keluar dari senapan (m/s)

vB’ = kecepatan senapan saat bertolak ke belakang (m/s)


Suatu sistem yang terpisah menjadi dua bagian


Apabila terdapat sebuah sistem dalam keadaan tertentu kemudian terpisah menjadi dua bagian dengan masing-masing bergerak dengan kecepatan tertentu, maka kece-patan masing-masing bagian sistem dapat ditentukan berdasarkan prinsip kekekalan momentum.



1. Sebuah senapan menembakkan peluru bermassa 50 gram dengan kecepatan 1000 m/s. Penembak memegang senapan dengan memberikan gaya sebesar 180 N untuk menahan senapan. Berapa banyak peluru yang dapat ditembakkan setiap menit?

2. Sebuah granat yang diam tiba-tiba meledak dan pecah men-jadi dua bagian yang bergerak dalam arah yang berlawanan. Perbandingan massa kedua bagian itu adalah m1:m2 = 1 : 2. Jika energi yang dibebaskan adalah 3 x 105 J, hitunglah perbandingan energi kinetik granat pertama dan kedua?

Contoh



Penyelesaian

1. mP = 50 g = 50. 10-3 kg Misalnya ada n peluru.(mtot) peluru = n. mP = 50. 10-3 n kg F = 180 Nt = 1 minute = 60 s vP = 0 vP’ = 1000 m/s F. t = mP vP’- mP vP

180 N. 60 s = (50.10-3 n kg x 1000 m/s) – 0 10800 Ns = 50 n N n = 216 peluruJadi, peluru yang ditembakkan dalam 1 menit adalah 216 peluru.



Penyelesaian

2. Granat mula-mula diam, maka momentum awalnya = 0m1 : m2 = 1 : 2Hukum kekekalan momentum 0 = m1 v1’ + m2 v2’ m1 v1’ = - m2 v2’

'

'2

'

'

2

1

'

'

2

1

2

1

2

1

2

1

v

v

v

v

v

v

m

m

2

)2.(2

1

'

'.

)'(2

1:)'(

2

1:

2

2

2

1

2

1

222

21121

v

v

m

m

vmvmEE kk

Jadi, Ek1 : Ek2 = 2 : 1


LATIHAN

1. Seseorang yang massanya 50 kg meloncat dari perahu yang diam dengan kecepatan 5 m/s. Jika massa perahu 200 kg, hitunglah kecepatan gerak perahu pada saat orang tersebut meloncat! Bagaimana arah gerakan perahu tersebut?

2. Dari sebuah senapan yang massanya 5 kg ditembakkan peluru yang massanya 5 gram. Kecepatan peluru 50 m/s. Berapa kecepatan dorong senapan pada bahu penembak?

3. Sebuah bom meledak dan terpecah menjadi dua bagian dengan perbandingan 3:5. Bagian yang bermassa lebih kecil terlempar dengan kecepatan 50 m/s. Berapakah kecepatan bagian yang bermassa lebih besar terlempar?

A_impul Dan Momentum Eksperimen Fisika

Documents

Transcript of A_impul Dan Momentum Eksperimen Fisika