Implus Dan Momentum

IMPLUS DAN MOMENTUM

DISUSUN:

A.IMPULS DAN MOMENTUM

Dalam materi ini kita akan mempelajari konsep yang berhubungan dengan gerak suatu benda,impuls dan momentum ini selanjutnya akan digunakan unuk menjelaskan peristiwa-peristiwa tumbukan benda dan gaya dorong pada roket dan pesawat jet.


Konsep impuls dan momentum merupakan konsep yang muncul dari penerapan hukum II newton,yaitu :

F = m.a a = F/m

Dimana : F = Gaya (N) m = Massa benda (kg) a = percepatan (m/s)


Bila pada suatu benda yang mempunyai massa m,bekerja gaya F yang konstan,maka setelah selang waktu t benda tersebut bergerak dengan kecepatan:

vt= v0 + a . t karena a = F/m (Hukum II Newton), maka diperoleh:

vt= v0 + F/M.t F .t = m (vt – v0)

1. pengertian Momentum

Besaran m.v pada persamaan di atas dinamakan besaran momentum yang di beri lambang p, sehingga dapat dituliskan:

P = m.v Dimana : m : massa benda (kg) v : kecepatan benda

(m/s) p : momentum (kg

m/s)

1. Pengertian Momentum

jadi, momentum suatu benda dapat didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kecepatannya.

Pada persamaan harga m.Vt, merupakan momentum benda pada saat kecepatannyaVt, dan harga m.V0 merupakan momentum benda pada saat kecepatannya V0. Dengan demikian, harga m ( Vt-Vo) dapat disebut sebagai perubahan momentum (selisih momentum akhir dengan momentum awal).


Contoh : Sebuah benda bermassa 10 kg bergerak

ke kanan dengan kecepatan 5 m/s. Untuk menyatakan momentum benda

tidak cukup dengan menyatakan benda memiliki

momentum sebesar 50 kg.m/s, tetapi arahnya harus disebutkan. Dalam hal ini benda memiliki

momentum sebesar 50 kg.m/s ke kanan.


Sebuah mobil massanya 750 kg bergerak dengan kecepatan 54 km/jam .berapa momentum mobil tersebut?

Penyelesaian m = 750 kg v = 54 km/jam = 54000/3600 =15

m/s p = m .v = 750 . 15 = 11250 kg m/s

2. Impuls sama dengan perubahan momentum

Harga F.t pada persamaan merupakan suatu besaran yang disebut impuls, yang biasa diberi lambang I, sehingga dapat ditulis:

I=F.∆t…………………….. Dengan : F = gaya yang bekerja (N) ∆t = selang waktu selama gaya F

bekerja (s) I = impuls ( N.s atau kg m/s)

2. Impuls sama dengan perubahan momentum

Dengan demikian, persamaan di atas sesungguhnya merupakan hubungan antara inmpuls dan momentum, atau dapat dikatakan bahaw impuls=perubahan momentum. Persamaan dapat di tulis sebagai berikut:

F.∆t = ∆ (m.v)……………………… Atau F.∆t = ∆p………………………………… Dengan: F.∆t = impuls, satuannya N.s atau kg m/s ∆(m.v) atau ∆p = perubahannya momentum, (N.s atau kgm/s.) Tampak bahwa impuls dan perubahan momentum mempunyai

satuan dan dimensi yang sama, dan keduanya merupakan besaran vektor. Feenomena impuls dapat terjadi jika ada suatu benda mengerjakan gaya pada benda lain, atau ada interaksi antara dua benda. Oleh karena itu, impuls disebut sebagai penggambaran (deskripsi) interaksi.

B.HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Dua benda bergerak saling mendekat dengan kecepatan v1 dan v2 seperti tampak pada gambar

berikut. Kedua bola akan bertumbukan sehingga setelah tumbukan benda (1) akan berbalik arah

ke kiri dengan kecepatan v1’ dan benda (2) akan berbalik arah ke kanan dengan kecepatan v2’.


Perhatikan gambar ini : a. m1 v1 v2 m2

b. v21 v12 m1 m2

c. v’1 v’2 m1 m2


Pada peristiwa semua tumbukan akan berlaku hukum kekekalan momentum, sehingga pada

proses tumbukan tersebut berlaku, “momentum kedua benda sebelum tumbukan sama dengan

momentum kedua benda setelah tumbukan”

sehingga berlaku persamaan,

Persamaan di atas disebut dengan hukum kekekalan momentum. Dalam hal ini hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa “jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum benda setelah tumbukan”.

m1.v1+m’2.v’2p1+p2=p’1+p’2

C.APLIKASI HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

1.Gaya pental (recoil)

Mari kita perhatikan mengapa bahu penembak terpental ke belakang ketika peluru dari laras senapannya?kejadian ini sesuai dengan apa yang kita ketahui di HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM. Sebelum yang akan ditembakkan,jumlah momentum peluru dan senapan sama dengan nol . ketika peluru lepas ,momentum peluru yang mengarah kedepan diimbangi oleh momentum senapan yang mengarah ke belakang dan mendorong bahu penembak. Sehingga jumlah momentum system tetap nol. Gaya yang mendorong bahupenembak ke belakang disebut gaya pental atau gaya recoil. Gaya pental ini lebih mencolok terjadi dalam peristiwa penembakan yang menggunakan pesawat-pesawat tempur.oleh karena itu,pesawat tempur tersebut perlu didesain agar dapat meredam gaya pental tersebut.


2.Gerak balon dan gerak ikan gurita.Coba kita perhatikan contoh lagi balon mainan yang sudah ditiup lalu dilepaskan ,ternya isa melesat terbang.dan satu lagi ikan gurita juga dapat bergerak dengan cepat didalam airpadahal tidak mempunyai sirip dan ekor seprti ikan pada umumnya . gerak kedua benda ini pun menuruti hukum kekekalan momentum. ketika balon melesat ,gas didalam balon tersebut menyembur keluar dari balon berlawanan dengan gerak arah balon tersebut . sehingga momentum balon mengimbangi momentum gas yang keluar dari dalam balon tersebut. Hal ini pun sama dengan apa yang diperlihatkan ikan gurita ,ikan gurita meneguk air dan menyemburkannya dengan kecepatan tinggi ke belakang.


3. Gaya dorong pada roket dan jet Azas kerja roket sesungguhnya sama dengan azas dalam

gerak senapan yang mendorong bahu penembak,atau gerak balon dan ikan gurita.seperti yang diuraikan diatas. Artinya,azas kerja roket dan jet berprinsip pada hukum kekekalan momentum . Mula mula momentum roket berada ditanah sama dengan nol.ketika bahan bakar mulai dibakar,gas panas disemburkan ke bawah. Momentum pada gas panas diimbangi oleh momentum gerak roket yang meluncur ke atas ,sehingga jumlah momentumnya tetap nol. Jika massa roket = m1,kecepatan roket = v1, massa gas panas = v2 maka diperoleh hubungan:

m1.v1 = m2.v2 = 0 Atau

m1.v1 = -m2.v2


Note : Jangan pernah beranggapan kalau roket mendorong

tanah,kemudian mendorong udara (atmosfer) . sesungguhnya,yang benar adalah gaya dorong roket yang melawan gas panas yang dibuangnya sendiri dan gas buangnya tersebut yang memberi gaya dorong kembali melawan roket tersebut. gaya dorong roket bahkan lebih effisiennsi diruang hampa karena tidak ada gesekan. Lalu ,berapa besar gaya dorong roket tersebut?


Dari persamaan impuls sama dengan momentum,kita peroleh:

I = F.▲t = ▲p F = ∆m/∆t

Dengan : F = gaya dorong (N) ∆m/∆t = laju perubahan massa roket (kg/s) Massa

berubah(berkurang) karenanya berkurangnya bahan bakar yang dibawa roket.

v = kecepatan semburan gas (m/s) pada persamaan sesungguhnya merupakan

rumusan hukum II newtondalam prinsip momentum,yang berbunyi : gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan laju perubahan momentum.


CONTOH Dengan terbakarnya bahan bakar,massa

sebuah roket berubah dengan laju massa kg/s,gas buang menyembur dengan kecepatan 300 m/s berapa gaya dorong roket tersebut?

Penyelesaian :

∆m/∆t = 150 kg/s v = 300 m/s

F = ∆m/∆t. v = (150 kg/s) (300 m/s) = 45000 N

D.TUMBUKAN

Benda dikatakan bertumbukan apabila dalam geraknya mengalami persinggungan dengan benda lain,sehinngga saling memberikan gaya.tumbukan yang dibahas disini adalah tumbukan yang berkaitan dengan HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM.

menurut kelentingannya,ada tiga jenis tumbukan,yaitu:* tumbukan lenting sempurna;* tumbukan lenting sebagian;* tumbukantak lenting sama sekali.

D.TUMBUKAN

Tumbukan lenting sempurna Tumbukan antara dua buah benda disebut lenting

sempurna. Apabila terjadi jumlah energi kinetik sebuah benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah konstan. Pada hal ini selain hukum kekekalan momentum hukum kekekalan energi kinetik pun digunakan.

v1 v2 v’1 v’2

m1 m2 m1 m2

Sebelum tumbukan setelah tumbukan

Momentum sebelum tumbukan = Momentum setelah tumbukan

D.TUMBUKAN

Tumbukan lenting sebagian Pada tumbukan lenting sebagian ,hanya berlaku hukum

kekekalan momentum,tidak berlaku hukum kekekalan energi ,hal itu disebabkan sebagian energi kinetik berubah menjadi panas atau energi bunyi,sehingga energi kinetik benda setelah tumbukanlebih kecil daripada sebelum terjadi tumbukan,.

D.TUMBUKAN

Tumbukan tak lenting sama sekali Tumbukan ini secara sempurna tidak lenting setelah

tumbukan. Kedua benda ini cenderung menjadi satu (melekat) dan bergerak dengan kecepatan sama, atau v’1 = v’2 = v’ .pada tumbukan ini pun hanya berlaku

hukum kekekalan momentum,yang secara khusus persamaaannya dapat kita tuliskan:

m1 . v1 + m2 . V2 = m1 . v’1 + m2 . v’2Maka diperoleh

m1 . v1 + m2 . v2 = (m1 + m2)v’

SOAL

1. Sebuah bola yang massanya 2 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 10 m/s. bola tersebut menumbuk bola lain yang massanya 4 kg dan datang dengan kecepatan 15 m/s dari arah berlawanan , berapakah kecepatan kedua bola tersebut setelah tumbukan jika:

a. Tumbukan lenting sempurna? b. Tumbukan tidak lenting sama sekali?2. Seorang anak menendang bola yang diam dengan

gaya 10 N. apabila persinggungan bola dengan kaki anak 2,0 sekon dan massa bola 0,5 kg. berapa kecepatan bola yang ditendang?

Implus Dan Momentum

Documents

Transcript of Implus Dan Momentum