PERUBAHAN MOMENTUM IMPULS TUMBUKAN. Berlaku hukum kelestarian Momentum dan energi kinetik LENTING SEMPURNA

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PERUBAHAN MOMENTUM IMPULS TUMBUKAN. Berlaku hukum kelestarian Momentum dan energi kinetik LENTING SEMPURNA"

Ratna Hartono
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Tim Dosen Fisika

2 IMPULS PERUBAHAN MOMENTUM LENTING SEMPURNA Berlaku hukum kelestarian Momentum dan energi kinetik TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN Berlaku Hukum:. Kekekalan Momentum (ada energi yang dibebaskan setelah tumbukan) TIDAK LENTING SAMASEKALI Berlaku hukum kelestarian momentum. Setelah tumbukan kedua benda menyatu SATU DIMENSI DUA DIMENSI

dengan kecepatan yang disebut dengan Momentum Linier (p) p = m

3 Ukuran kecenderungan benda yang bergerak untuk melanjutkan gerakannya pada kelajuan konstan adalah hasil kali massa m dengan kecepatan yang disebut dengan Momentum Linier (p) p = m Keterangan: p = momentum (kg.m/s) m = massa (kg) = kecepatan benda (m/s)

4 CONTOH SOAL. Tentukan momentum dari data yang diberikan di bawah ini! a. Sebuah mobil bermassa 000 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 00 kg dengan kecepatan 0 m/s kearah timur.. Sebuah bus bermassa 000 kg bergerak dengan kecepatan 7 km/jam. Hitunglah momentum bus tersebut?

5 Penyelesaian. a. p = m = 000 kg x 30 m/s = kg m/s. Jadi, momentum mobil adalah kg m/s ke arah utara. b. p = m = 40 kg x 5 m/s = 00 kg m/s. Jadi, momentum anak tersebut adalah 00 kg m/s ke selatan. c. p = (m orang + m motor ) = (50 kg + 00 kg) x 0 m/s = 50 kg x 0 m/s = 3000 kg m/s Jadi, momentum motor dengan pengendara tersebut adalah 00 kg m/s ke arah timur.. p = m = 000 kg x 0 m/s = kg m/s. Jadi, momentum bus tersebut adalah kg m/s.

6 O Untuk membuat benda yang menjadi bergerak, maka perlu dikerjakan suatu gaya pada benda tersebut selama t O F besar dan t semakin lama MOMENTUM BESAR Hukum II Newton Laju perubahan momentum F d p dm dt dt d dm m dt dt Untuk m konstan, diperoleh bentuk hukum II Newton yang dikenal pada dinamika F m d dt ma

7 Impuls (I) 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)

8 p m t F I ma F t ma I t a m t t m I m m t F I Impuls sama dengan perubahan momentum

IMPULSE Ft m CHANGE IN MOMENTUM F t = m m I = m I = p Keterangan: I = impuls

9 HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS Impuls didefinisikan sebagai perubahan momentum yang dimiliki oleh suatu benda. IMPULSE Ft m CHANGE IN MOMENTUM F t = m m I = m I = p Keterangan: I = impuls (Ns) F = gaya (N) t = selang waktu (s) p = perubahan momentum (kg.m/s) m = massa (kg) = kecepatan benda (m/s)

10 HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS ft mv Constant Since TIME is directly related to the VELOCITY when the force and mass are constant, the LONGER the cannonball is in the barrel the greater the elocity. Also, you could say that the force acts oer a larger displacement, thus there is more WORK. The work done on the cannonball turns into kinetic energy.

11 CONTOH SOAL (HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS) Sebuah benda massanya kg dalam keadaan diam, kemudian dipukul dengan gaya F, sehingga benda bergerak dengan kecepatan 8 m/s. jika pemukul menyentuh bola selama 0.0 sekon, tentukanlah : a. perubahan bahan momentum benda, dan b. besar gaya F yang bekerja pada benda.

12 Penyelesaian: a. perubahan momentum p = m m = kg x 8 m/s kg x 0 m/s = 8 kg m/s b. besar gaya F F t = m m F (0.0 s) = 8 kg m/s 8 F N N

13 HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM Jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan Impuls yang terjadi selama t m F m F F t Ft ' m ' m m' m'

14 CONTOH SOAL (Hukum Kekekalan Momentum) Sebuah benda dengan massa kg bergerak ke arah sumbu x positif dengan kecepatan m/s. Benda yang lain dengan massa kg berge-rak dengan kecepatan m/s berlawanan arah dengan benda pertama. Setelah bertumbukan, kedua benda tersebut bergerak bersama-sama. Tentukan kecepatan kedua benda dan kemana arahnya? Solution m = kg m = kg = m/s = - m/s then, then = = ( kg)(m / s) m + m = m + m Because, = and in the direction, m m ( kg)( m / s) ( 4) m / s m / s ( m m ) ' ( 3 ' 3 ' 3 ) ' m s ' 0.67 m s

15 TUMBUKAN Interaksi antar partikel yang berlangsung dalam selang waktu yang sangat singkat Gaya impulsi F F F m m F p + ++ He 4 F Kontak langsung Proses hamburan p p Hukum Newton III F F p p ( p p ) 0 0 Diasumsikan jauh lebih besar dari gaya luar yang ada p p P p t t F t t F dt dt p dp F dt konstan F t Pada setiap tumbukan jumlah momentum sistem sesaat sebelum tumbukan adalah sama dengan jumlah momentumnya sesaat setelah tumbukan F Hukum kekekalan momentum berlaku pada setiap tumbukan

16 JENIS-JENIS TUMBUKAN Tumbukan lenting sempurna Tumbukan tak lenting sama sekali Tumbukan lenting sebagian

17 Perbedaan tumbukan-tumbukan tersebut dapat diketahui berdasarkan nilai koefesien restitusi dari dua buah benda yang bertumbukan. e ( ' ' ) Keterangan: e = koefesien restitusi ( 0 < e < ) = kecepatan benda pertama sebelum tumbukan (m/s) = kecepatan benda kedua sebelum tumbukan (m/s) = kecepatan benda pertama setelah tumbukan (m/s) = kecepatan benda kedua setelah tumbukan (m/s)

18 Tumbukan lenting sempurna ( e = ) Tumbukan antara dua buah benda dikatakan lenting sempurna apabila jumlah energi mekanik benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap. Pada tumbukan lenting sempurna berlaku :. Hukum kekekalan energi kinetik. m m. Hukum kekekalan momentum. m m + m = m + m ' m '

19 Tumbukan lenting sempurna ( e = ) ' ' Kecepatan relatif benda sebelum dan sesudah tumbukan besarnya tetap, tetapi arahnya berlawanan

20 Contoh: Tumbukan lenting sempurna ( e = ) O Tumbukan antara dua buah benda, dimana diantaranya terdapat pegas: O Tumbukan bola pada permainan billiard i O Berlaku: Hukum kekekalan Momentum dan Hukum kekekalan Energi

21 Tumbukan tidak lenting sama sekali ( e = 0 ) Dua buah benda yang bertumbukan dikatakan tidak lenting sama sekali apabila sesudah tumbukan kedua benda tersebut menjadi satu (bergabung) dan mempunyai kecepatan yang sama. Kehilangan energi kinetik terbesar = =

22 Tumbukan tidak lenting sama sekali ( e = 0 ) Hukum kekekalan momentum untuk dua buah benda yang bertumbukan tidak lenting sama sekali dapat ditulis sebagai berikut. m + m = (m + m )

23 Contoh: Tumbukan tidak lenting sama sekali ( e = 0 )

Tumbukan lenting sebagian (0 < e < ) Pada tumbukan lenting sebagian, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena terjadi perubahan jumlah

24 Tumbukan lenting sebagian (0 < e < ) Pada tumbukan lenting sebagian, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena terjadi perubahan jumlah energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan. Jadi, tumbukan lenting sebagian hanya memenuhi hukum kekekalan momentum saja. ( e ' ' ) m + m = m + m

25 Tumbukan lenting sebagian (0 < e < ) e ' gh ' gh e h h

26 PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS. Peluncuran roket Berdasarkan prinsip momentum dan impuls, gaya dorong pada roket dapat dinyatakan sebagai berikut. Keterangan: where F gaya dorong roket ( N) F. t F F ( m ) ( m ) t ( m ) t m perubahan massa roket tiap satuan waktu ( kg/ s) t kecepa tan roket ( m / s)

27 PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Prinsip Kerja Roket Sebuah balon ditiup kemudian dilepas, maka balon akan melesat dengan cepat, kadang berbelok-belok di udara Ketika balon melesat, udara di dalam balon keluar dalam arah yang berlawanan keluar daridengan arah gerak balon Momentum udara yang keluar dari dalam balon mengimbangi momentum balon yang melesat dalam arah yang berlawanan

28 PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS PERSAMAAN (Kerja Roket) Momentum Awal p awal m Momentum Akhir p p akhir akhir m m m u m m um m Karena m dan terlalu kecil maka m dapat diabaikan Hukum kekekalan momentum p m awal p akhir m m um um m

29 PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS. Tembakan peluru dari senapan/meriam Misalkan peluru dinyatakan dengan A dan senapan dinyatakan dengan B, maka hukum kekekalan momentumnya dapat ditulis sebagai berikut. m A A + m B B = m A A + m B B Karena A = B = 0 (keadaan diam), maka Keterangan: m A = massa peluru (kg) m B = massa senapan (kg) A = kecepatan peluru keluar dari senapan (m/s) B = kecepatan senapan saat bertolak ke belakang (m/s) m A A = - m B B

30 LATIHAN SOAL. Sebuah senapan menembakkan peluru bermassa 50 gram dengan kecepatan 000 m/s. Penembak memegang senapan dengan memberikan gaya sebesar 80 N untuk menahan senapan. Berapa banyak peluru yang dapat ditembakkan setiap menit?. 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 m:m = :. Jika energi yang dibebaskan adalah 3 x 05 J, hitunglah perbandingan energi kinetik granat pertama dan kedua?

31 Penyelesaian:. m P = 50 g = kg Misalnya ada n peluru. (m tot ) peluru = n. m P = n kg F = 80 N t = minute = 60 s P = 0 P = 000 m/s F. t = m P P - m P P 80 N. 60 s = ( n kg x 000 m/s) Ns = 50 n N n = 6 peluru Jadi, peluru yang ditembakkan dalam menit adalah 6 peluru.

32 Penyelesaian:. Granat mula-mula diam, maka momentum awalnya = 0 m : m = : Hukum kekekalan momentum 0 = m + m m = - m ' ' ' ' ' ' m m ).( ' '. ') ( : ') ( : m m m m E E k k Jadi, E k : Ek = :

dokumen-dokumen yang mirip

IMPULS FISIKA DAN MOMENTUM SMK PERGURUAN CIKINI

IMPULS FISIKA DAN MOMENTUM SMK PERGURUAN CIKINI MOMENTUM Momentum didefinisikan sebagai hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. p = m Keterangan: p = momentum (kg.m/s) m = massa (kg) = kecepatan