Bahan Ajar Fisika Momentum, Impuls dan Tumbukan SMK Negeri 1 Rangkasbitung Iqro Nuriman, S.Si, M.Pd

Transkripsi

1 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung PEMERINTH KUPTEN LEK DINS PENDIDIKN & KEUDYN SMK NEGERI RNGKSITUNG Jl. Dewi Sartika No 6L. Tel ( Rangkabitung 434 MOMENTUM, IMPULS DN TUMUKN Pendahuluan Di jalan raya, ering kita temukan adanya tabrakan antara dua kendaraan. Dari tabrakan ini, terkadang ada kendaraan yang mengalami ruak arah akibat melaju dengan kencang dan terental jauh dari temat kejadian. Tabrakan antara dua kendaraan yang bergerak ini berhubungan dengan bearan momentum. Momentum meruakan ifat kelembaman (ifat ingin memertahankan keadaannya dari benda yang bergerak. Makin bear momentum ebuah benda, makin ulit untuk mengubah geraknya. Sebagai contoh erhatikan ilutrai dibawah ini : a Sebuah truk yang bergerak ceat akan lebih membahayakan dibandingkan dengan truk yang bergerak lebih lambat. b Seorang emain eak bola akan lebih mudah dijatuhkan, jika diganjal oleh lawan yang lebih bear badannya dariada diganjal oleh lawan yang badannya lebih kecil. Momentum Momentum meruakan ifat kelembaman (ifat ingin memertahankan keadaannya dari benda yang bergerak. Momentum uatu benda adalah ukuran keukaran untuk menggerakkan benda ketika berhenti atau untuk menghentikan benda ketika bergerak. Makin bear momentum ebuah benda, makin ulit untuk mengubah atauun menghentikan gerakannya. Dalam fiika, momentum didefiniikan ebagai hail kali antara maa dengan keceatannya. Jadi bear kecilnya momentum uatu benda ditentukan oleh maa dan keceatan benda terebut. Momentum ecara matemati dinyatakan dengan eramaan ebagai berikut : m Ket : : momentum (kg m atau (N. m: maa benda (kg : keceatan gerak benda (m Karena momentum bearan vektor, maka jika ingin mengetahui reultan momentum (momentum dari dua momentum atau lebih, haru menggunakan aturan vektor. ntara lain ebagai berikut :. Jika terdaat dua momentum yang earah, maka reultan momentumnya dieroleh dengan cara menjumlahkan kedua momentum terebut.. Jika terdaat dua momentum yang berlawanan arah, maka reultan momentumnya dieroleh dengan cara menghitung eliih kedua momentum terebut. 3. Jika terdaat dua momentum yang membentuk udut tegak luru (90 0, maka reultan momentumnya dieroleh dengan menggunakan rumu hytagora. 4. Jika terdaat dua momentum yang membentuk udut tetai tidak tegak luru, maka reultan momentumnya dieroleh dengan menggunakan eramaan ebagai berikut :.co

2 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung. Ditetakan arah ke kanan ebagai acuan arah oitif, hitunglah momentum: a. eluru bermaa 0 gram yang edang bergerak ke kiri dengan kelajuan 50 m b. eeda bermaa 00 kg (beerta engendara yang bergerak ke kanan dengan kelajuan 4 m. a. m = 0 gram = 0.0 kg b. m = 00 kg v = - 50 m v = 4 m = m x v = m x v = 0,0 kg x (-50 m = 00 kg x 4 m = - kg m = 400 kg m. Dua mobil dan maing-maing bermaa.600 kg dan 800 kg. Hitunglah vektor momentum reultan dan (bear dan arahnya, jika mobil bergerak ke utara dengan kelajuan 0 m dan mobil bergerak dengan kelajuan 30 m ke timur! m =.600 kg m = 800 kg v = 0 m v = 30 m P = m x v P = m x v =.600 kg. 0 m = 800 kg. 30 m = kg. m = kg. m momentum reultan PR = P + P PR = ( (4.000 = kg m rah momentum reultan : tan θ = P = = 3 P Jadi, θ = arc tan 3 = Dua benda maing-maing,5 kg dan kg. enda ertama bergerak ke elatan dengan keceatan m dan benda kedua bergerak ke timur dengan keceatan m. Tentukanlah momentum kedua benda terebut Penyeleaian : Diketahui : m =,5 kg ; m = kg ; = m (elatan ; = m (timur Ditanya : momentum (P m,5 3 kg.m ke elatan m 4 kg.m ke timur Maka (P (karena = kg.m 5

3 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung LEMR KERJ ELUSI. Ditetakan arah ke kanan ebagai acuan arah oitif a. Hitunglah momentum dari mobil bermaa kg yang edang bergerak ke kanan dengan kelajuan 36 kmjam! b. Hitunglah keceatan eawat terbang bermaa 0 ton yang edang bergerak ke kiri dengan momentum kg. m!. Sebutir kelaa kg lea dari tangkainya ada ketinggian 8 m diata tanah. Tentukan momentum buah kelaa ketika amai di tanah! (g = 0 m 3. Seeorang bermaa 56 kg yang berdiri di lantai licin menembakan eluru dengan enaan. Jika maa enaan 3 kg dan eluru bermaa 0,0 kg meleat dengan keceatan 44 kmjam. Tentukan momentum enaan ebelum dan etelah eluru terlea.! Imul Kone imul muncul untuk menyatakan gaya yang bekerja ada ebuah benda dalam elang waktu tertentu. Suatu gaya akan memiliki engaruh yang berbeda terhada benda bila lama waktu gaya yang bekerja berbeda. Mialnya uatu benda yang diam diukul dengan gaya 0 N akan menghailkan keceatan lebih bear bila waktu entuhnya detik dibanding detik. Momentum benda tidak berubah elama tidak ada gaya luar. Jika ebuah benda mendaat gaya dari luar, maka momentum benda terebut akan berubah. Jika ebuah benda mendaat gaya F elama elang waktu t, maka dikatakan benda mendaat Imul yang bearnya F kali t. Dengan demikian bila Imul dilambangkan dengan I, maka bearnya Imul daat dinyatakan dengan eramaan : I F t Ket : I : Imul (N. F : gaya (N t : elang waktu ( Imul biaanya digunakan untuk gaya-gaya yang bekerja dalam elang waktu ingkat. Oleh karena itu gaya yang bekerja dalam waktu yang ingkat diebut Imul. Gaya ebear 400 N bekerja ada benda elama 0, ekon. Hitunglah bearnya Imul Penyeleaian : Diketahui : F = 400 N ; t = 0, ekon Ditanya : Imul (I I F t I 4000, I 40 N.

4 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung Imul dan Perubahan Momentum Menurut hukum II Newton benda bermaa m bila diberi gaya F akan mengalami erceatan ebear a. Perceatan diartikan ebagai erubahan keceatan tia elang waktu atau a. erdaarkan eramaan F = m x a, maka akan dieroleh : t F m a F m t F t m F t adalah nilai Imul edangkan m meruakan erubahan momentum (momentum akhir dikurangi momentum awal. Sehingga daat diimulkan bahwa Imul meruakan erubahan momentum atau Imul merubah momentum benda. earnya erubahan momentum ama dengan imul yang bekerja ada benda. ola bermaa 0, kg bergerak dengan keceatan 5 m. ola diukul hingga berbalik arah dengan keceatan 0 m. Hitunglah imul yang bekerja ada bola! Penyeleaian : Diketahui : m = 0, kg ; = 5 m ; = 0 m (berbalik arah Ditanya : Imul (I I m I m. m. I ( 0, 0 (0, 5 I ( 4 ( I 5 kg.m (tanda negatif menyatakan bahwa imul yang dilakukan alat emukul berlawanan arah dengan gaya yang dilakukan bola ada alat emukul LEMR KERJ ELUSI. Sebuah bola kati yang bermaa 40 gram diukul ehingga keceatannya menjadi 30 m Hitung : a. Imul ukulan b. gaya ukulan bila waktu entuhnya 0, ekon. Sebuah bola bermaa kg dijatuhkan dari ketinggian 0 m di ata lantai. ola terebut terental dengan ketinggian 3,6 m. Tentukan : a. momentum bola eaat ebelum dan eudah menyentuh lantai! b. imul yang dikerjakan lantai ada bola! c. gaya rata-rata yang dikerjakan lantai ada bola bila berentuhan elama 0 3 ekon!

5 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung Hukum Kekekalan Momentum Momentum meruakan bearan enting yang memiliki kekekalan. Untuk memahami ifat kekekalan momentum daat dijelakan dari roe tumbukan dua benda. Mialnya ; benda ertama m bergerak dengan keceatan dan benda kedua m bergerak dengan keceatan kemudian kedua benda terebut bertumbukan, ada aat bertumbukan, gaya yang bekerja meruakan gaya imul karena bekerja hanya eaat. Pada aat tumbukan benda ertama memberikan gaya ada benda kedua, begituun benda kedua memberikan gaya ada benda ertama. Oleh karena itu kedua gaya meruakan aangan gaya aki reaki. ear kedua gaya ama tetai arahnya berlawanan dan elang waktu kedua benda berentuhan ama ebear t. earnya gaya imul kedua benda ebagai berikut : F t F t, karena F t m, maka : m m m ( m ( m ( m m m ( m m m m m m m m m m Dalam eramaan terebut m meruakan jumlah momentum awal kedua benda ebelum tumbukan. Sedangkan m meruakan jumlah momentum akhir kedua benda etelah tumbukan. erdaarkan eramaan terebut daat diimulkan bahwa : jumlah momentum benda ebelum bertumbukan ama dengan jumlah momentum benda etelah bertumbukan. Hal ini meruakan ernyataan Hukum Kekekalan Momentum. Hukum kekekalan momentum berlaku bila tidak ada gaya luar yang bekerja, artinya dalam roe hanya terjadi interaki gaya antara benda-benda yang terlibat, gaya-gaya luar eerti gaya gravitai antar benda diangga tidak ada.. Sebuah meriam yang maanya 950 kg menembakkan eluru yang maanya 50 kg. Jika aat diledakkan meriam terdorong ke belakang dengan keceatan 0 m. tentukan keceatan keluarnya eluru dari moncong meriam! Penyeleaian : Diketahui : Mm = 950 kg ; m = 50 kg v = 0 m ; vm = -0 m Ditanya : v? Mm.v + m. v = Mm.vm + m. v = 950. ( v = v = 50 v v = = 380 m 50. Senaan bermaa kg menumbuk eluru bermaa 0,0 kg. ila keceatan eluru yang ditembakan 300 m. Hitunglah keceatan enaan terdorong ke belakang! Penyeleaian :

6 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung Diketahui : m = kg ; m = 0,0 kg ; = 300 m 0 ( karena awalnya diam Ditanya : m m m m {(0,0 (0} {( (0} {(0,0 (300} {( ( {0} {0} {3} { { } 3,5 m (tanda negatif menyatakan bahwa enaan terdorong ke belakang Tumbukan Salah atu eneraan kone momentum antara lain untuk menjelakan eritiwa tumbukan. Di dalam tumbukan terdaat dua hal yang terjadi yaitu tranfer momentum dan tranfer energi. Tranfer momentum terjadi ada eritiwa tumbukan melalui gaya imul. enda-benda yang bertumbukan akan mengadakan erubahan momentum yaitu uatu benda mengubah momentum benda lainnya. Tranfer energi terjadi ada aat bertumbukan dimana waktu tumbukan gaya imul uatu benda melakukan kerja atau memindahkan energi ada benda lain ehingga menyebabkan benda lain keceatannya berubah. Tumbukan dibagi menjadi 3 jeni, yaitu : tumbukan lenting emurna, tumbukan lenting ebagian dan tumbukan tidak lenting ama ekali. a Tumbukan lenting emurna : tidak ada energi kinetik yang hilang berlaku hukum kekekalan energi kinetik berlaku hukum kekekalan momentum nilai koefiien retitui ama dengan atu ( e = ( ( b Tumbukan lenting ebagian. energi kinetik benda berkurang elama tumbukan terjadi tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik berlaku hukum kekekalan momentum nilai koefiien retitui ama antara 0 dan ( 0 < e < ( e dengan ( 0 < e < ( c Tumbukan tidak lenting ama ekali. terjadi kehilangan energi kinetik yang bear tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetic berlaku hukum kekekalan momentum }

7 ahan jar Fiika Momentum, Imul dan Tumbukan SMK Negeri Rangkabitung nilai koefiien retitui ama dengan Nol ( e = 0 ( 0 ( enda dan enda maing-maing kg dan 3 kg, berada ada lantai yang licin. enda diam lalu ditumbuk benda dengan keceatan 5 m ecara lenting emurna. eraakah keceatan enda dan enda etelah tumbukan Penyeleaian : Diketahui : m = kg ; m = 3 kg ; = 5 m ; = 0 m (diam Ditanya : dan (tumbukan lenting emurna Tumbukan lenting emurna e = ( ( m m m m (.(5 (3.(0 ( (3.( m. dan 5 5 ( 4 m LEMR KERJ ELUSI. Seeda motor yang bermaa 800 kg bergerak dengan keceatan 7 kmjam, kemudian menabrak embata jalan dan berhenti dalam waktu 0,5. Tentukan imul dan gaya rata-rata ada eeda motor elama tabrakan berlangung!. Sebuah bola golf bermaa 0,3 kg diukul hingga meleat meninggalkan tik dengan kelajuan 50 m. Jika elang waktu kontak antara tik dan bola 0,04. eraakah gaya rata-rata yang dikerjakan tik? 3. Sebuah benda bermaa 0,75 kg bergerak dengan keceatan 4 m, menumbuk ebuah benda lain yang maanya 0,5 kg yang dalam keadaan diam. ila etelah tumbukan kedua benda bergabung dalam geraknya, maka tentukan keceatan kedua benda etelah tumbukan! 4. Sebuan eluru bermaa 0 gram ditembakan horizontal dengan keceatan 300 m dari ebuah enaan bermaa kg. Tentukan keceatan enjata mendorong bahu enembak! 5. Dua benda dan bertumbukan ecara lenting emurna. Jika maa dan maingmaing 4 kg dan 6 kg bergerak aling mendekati dengan kelajuan dan maing-maing 3 m dan 5 m. eraakah keceatan benda dan benda etelah tumbukan!