Fisika Dasar - Momentum Linear dan Tumbukan

FISIKA DASAR *** TB-1

FISIKA DASAR *** TB-1Momentum Linear dan Tumbukan M. Ardhi K.Tadris Fisika, FT IAIN Walisongo uda [email protected] http://www.abudj.blogspot.com v1.0

December 12, 2011


MOMENTUM LINEAR


Interaksi antara 2 partikel tanpa ada pengaruh luar


Menurut hukum Newton III F21 = F12 atau F21 + F12 = 0 m1 a 1 + m2 a 2 = 0 dv2 dv1 + m2 =0 m1 dt dt d (m1 v1 + m2 v2 ) = 0 dt sehingga diperoleh ungkapan m1 v1 + m2 v2 = tetapan (2) (1)


Untuk sistem yang tertutup, tidak ada pengaruh dari luar, maka besaran mi vi suatu partikel merupakan besaran yang penting. Jumlahan besaran mi vi dalam sistem yang tertutup selalu tetap. Besaran p mv (3) disebut sebagai momentum linear. Hukum Newton II sekarang dapat diungkapkan dalam bentuk dp F = (4) dt


QUIS 1 Dua buah benda memiliki energi kinetik yang sama. Bagaimana hubungan nilai momentum kedua partikel tersebut?(a) p1 < p2 (b) p1 = p2 (c) p1 > p2 (d) tidak cukup informasi. 2 Seorang teman anda minta anda menangkap sebuah bola yang dilempar olehnya dengan kecepatan tertentu ke arah anda. Kemudian dia meminta lagi kepada anda untuk menangkap bola lain yang massanya 10 kali lebih besar dari massa bola pertama. Sebelum mulai melempar bola kedua tersebut, dia memberikan pilihan kepada anda, yaitu bola akan dilempar (1) dengan kecepatan yang sama, (2) dengan momentum yang sama, atau (3) dengan energi kinetik yang sama dengan bola pertama. Urutkan pilihan anda, dari yang termudah sampai tersulit.


Berdasarkan pers.(2), maka dapat disimpulkan bahwa ptotal p1 + p2 selalu tetap nilainya, atau dengan kata lain p1i + p2i = p1f + p2f , (6) (5)

yakni momentum total awal sama dengan momentum total akhir. Dalam ungkapan lain, hasil di atas dapat dinyatakan sebagai Kapanpun dua partikel atau lebih dalam sistem yang terisolir berinteraksi, momentum total sistem selalu tetap nilainya yang dikenal sebagai Hukum Kelestarian Momentum.


QUIS 1 Sebuah bola dilepaskan dari suatu ketinggian sehingga jatuh ke tanah, tanpa adanya hambatan udara. Sistem terisolir yang padanya momentum total sistem selalu tetap nilainya adalah (1) bola, (2) bumi, (3) bola dan bumi, atau (4) mustahil ditentukan. 2 Sebuah mobil dan sebuah truk besar melaju dengan kelajuan yang sama, lalu bertubrukan hingga akhirnya kedua mobil tersebut berdempetan. Kendaraan mana yang mengalami perubahan momentum yang lebih besar? (1) mobil, (2) truk, (3) perubahan momentum keduanya sama besar, atau (4) mustahil ditentukan.


IMPULS


Dari ungkapan F = dp/dt, dapat dituliskan dp = F dt. Dengan mengintegralkan pers.(7), dari ti sampai tf , diperolehtf

(7)

p pf pi =ti

F dt.

(8)

Besaran di sisi kanan pers.(8) disebut sebagai impuls gaya F pada selang waktu t tf ti . Sesuai denisinya, impuls merupakan besaran vektortf

I ti

F dt.

(9)


Teorema impuls-momentum: Impuls gaya F yang bekerja pada suatu partikel sama dengan perubahan momentum yang terjadi pada partikel tersebut. Arah vektor impuls I searah dengan arah vektor perubahan momentum p. Impuls bukan sifat internal suatu partikel, melainkan merupakan ukuran perubahan momentum yang diakibatkan oleh gaya luar. Jika suatu partikel diberi impuls, maka hal itu sama saja dengan mengatakan bahwa partikel tersebut mendapat tambahan momentum.


QUIS 1 Dua buah benda sedang diam di atas permukaan licin. Benda 1 memiliki massa dua kali lebih besar dari massa benda 2. Ketika benda 1 di beri gaya konstan, benda tersebut mengalami percepatan sampai pada jarak d, lalu gaya dilepaskan dari benda 1. Selanjutnya gaya yang sama diberikan pada benda 2. Saat benda 2 mengalami percepatan pada jarak d, mana pernyataan berikut yang benar? (1) p1 < p2 , (2) p1 = p2 , (3) p1 > p2 , (4) K1 < K2 , (5) K1 = K2 , (6) K1 > K2 .


2. Dua buah benda sedang diam di atas permukaan licin. Benda 1 memiliki massa dua kali lebih besar dari massa benda 2. Ketika benda 1 di beri gaya konstan, benda tersebut mengalami percepatan selama selang waktu t, lalu gaya dilepaskan dari benda 1. Selanjutnya gaya yang sama diberikan pada benda 2. Saat benda 2 telah mengalami percepatan selama selang waktu t, mana pernyataan berikut yang benar? (1) p1 < p2 , (2) p1 = p2 , (3) p1 > p2 , (4) K1 < K2 , (5) K1 = K2 , (6) K1 > K2 .


TUMBUKAN


Tumbukan merupakan peristiwa saling mendekatnya dua partikel dan keduanya saling berinteraksi dengan suatu gaya tertentu. Batasan untuk tumbukan:Selang waktu berubahnya kecepatan awal menjadi kecepatan akhir diasumsikan bernilai kecil/singkat. Gaya interaksi diasumsikan jauh lebih besar dari gaya luar.

Tumbukan bisa terjadi dengan melibatkan kontak sik, tetapi bisa juga terjadi tanpa adanya kontak sik antar dua partikel. Karena asumsi di atas, maka dua partikel yang bertumbukan merupakan sistem terisolasi, sehingga momentum total sistem lestari.


Meskipun momentum total sistem lestari, tetapi energi kinetik total sistem belum tentu lestari, tergantung jenis tumbukan. Suatu sistem dikatakan melakukan tumbukan elastik jika energi kinetik total sistem tepat sebelum dan sesudah tumbukan terjadi nilainya sama. Jika energi kinetik total sistem tepat sebelum dan sesudah tumbukan terjadi tidak sama nilainya, maka sistem dikatakan melakukan tumbukan tak-elastik. Tumbukan tak-elastik dapat dibagi menjadi dua kategori :Setelah tumbukan kedua benda saling menempel : Tumbukan tak-elastik sempurna Setelah tumbukan kedua benda tidak saling menempel, tetapi terjadi kehilangan energi kinetik : Tumbukan tak-elastik



Tumbukan tak-elastik sempurna m1 v1i + m2 v2i = (m1 + m2 )vf , sehingga diperoleh vf = m1 v1i + m2 v2i . m1 + m2 (11) (10)



Tumbukan elastik 1 dimensi (horisontal) v1f = v2f = dengan catatan:Jika arah gerak ke kiri, maka kecepatannya bernilai negatif Jika arah gerak ke kanan, maka kecepatannya bernilai positif

m1 m2 2m2 v1i + v2i , m1 + m2 m1 + m2 2m1 m2 m1 v1i + v2i , m1 + m2 m1 + m2

(12) (13)


QUIS 1 Andaikan dua buah benda melakukan tumbukan, dan terjadi tumbukan tak elakstik. Apa kondisi yang dapat menyebabkan energi kinetik total sistem lenyap setelah tumbukan? (1) kedua benda memiliki besar momentum yang sama, tetapi arahnya berlawanan, (2) kedua benda memiliki massa yang sama, (3) kedua benda memiliki kecepatan yang sama, atau (4) kedua benda memiliki kelajuan yang sama, tetapi berlawanan arah.

Fisika Dasar - Momentum Linear dan Tumbukan

Documents

Transcript of Fisika Dasar - Momentum Linear dan Tumbukan