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 benda (m/s) Hal.:

MOMENTUM Contoh. 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? Hal.: 3

MOMENTUM Penyelesaian. a. p = m = 000 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 = 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 = 40.000 kg m/s. Jadi, momentum bus tersebut adalah 40.000 kg m/s. Hal.: 4

IMPULS Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Keterangan: I = impuls (Ns) F = gaya (N) Dt = selang waktu (s) I = F Dt Hal.: 5

HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS Impuls didefinisikan sebagai perubahan momentum yang dimiliki oleh suatu benda. Keterangan: F Dt = m m I = m D I = Dp I = impuls (Ns) F = gaya (N) Dt = selang waktu (s) Dp = perubahan momentum (kg.m/s) m = massa (kg) D = kecepatan benda (m/s) Hal.: 6

HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS Contoh 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. Hal.: 7

HUBUNGAN ANTARA MOMENTUM DENGAN IMPULS Penyelesaian a. perubahan momentum Dp = m m = kg x 8 m/s kg x 0 m/s = 8 kg m/s b. besar gaya F F Dt = m m F (0.0 s) = 8 kg m/s 8 F N 400 0.0 N Hal.: 8

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM Jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan. Keterangan: p + p = p + p m + m = m + m = 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) Hal.: 9

JENIS-JENIS TUMBUKAN Tumbukan lenting sempurna Tumbukan tak lenting sama sekali Tumbukan lenting sebagian Hal.: 0

JENIS-JENIS TUMBUKAN Perbedaan tumbukan-tumbukan tersebut dapat diketa-hui 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) Hal.: I n d I k a t o r M e l a n j u t k a n

JENIS-JENIS TUMBUKAN Tumbukan lenting sempurna ( e = ) Tumbukan antara dua buah benda dikatakan lenting sempurna apabila jumlah energi mekanik benda sebelum dan sesudah tum-bukan adalah tetap. Pada tumbukan lenting sempurna berlaku :. Hukum kekekalan energi kinetik. m m '. Hukum kekekalan momentum. m m + m = m + m m ' Hal.: I n d I k a t o r M e l a n j u t k a n

JENIS-JENIS TUMBUKAN 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. = = Hukum kekekalan momentum untuk dua buah benda yang bertum-bukan tidak lenting sama sekali dapat ditulis sebagai berikut. m + m = (m + m ) Hal.: I n d 3I k a t o r M e l a n j u t k a n

JENIS-JENIS TUMBUKAN 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 Hal.: I n d 4I k a t o r M e l a n j u t k a n

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM Contoh Sebuah benda dengan massa kg bergerak ke arah sumbu x positif dengan kecepatan m/s. Benda yang lain dengan massa kg bergerak 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, m + m = m + m then = = ( kg)( m / s) ( 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 Hal.: 5

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Peluncuran roket Berdasarkan prinsip momentum dan impuls, gaya dorong pada roket dapat dinyatakan sebagai berikut. F. Dt D( m ) D( m ) F Dt D( m ) F Dt Keterangan: where F gaya dorong roket ( N) Dm Dt perubahan massa roket tiap kecepatan roket ( m / s) satuan waktu ( kg/ s) Peluncuran roket Source : http://bestanimations.com/sci-fi/rockets/rockets.html Hal.: 6

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Tembakan peluru dari senapan atau 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) m A A = - m B B B = kecepatan senapan saat bertolak ke belakang (m/s) Hal.: 7

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Suatu sistem yang terpisah menjadi dua bagian Apabila terdapat sebuah sistem dalam keadaan tertentu kemudian terpisah menjadi dua bagian dengan masingmasing bergerak dengan kecepatan tertentu, maka kecepatan masing-masing bagian sistem dapat ditentukan berdasarkan prinsip kekekalan momentum. Hal.: 8

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Contoh. 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 menjadi 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? Hal.: 9

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS Penyelesaian. m P = 50 g = 50. 0-3 kg Misalnya ada n peluru. (m tot ) peluru = n. m P = 50. 0-3 n kg F = 80 N Dt = minute = 60 s P = 0 P = 000 m/s F. Dt = m P P - m P P 80 N. 60 s = (50.0-3 n kg x 000 m/s) 0 0800 Ns = 50 n N n = 6 peluru Jadi, peluru yang ditembakkan dalam menit adalah 6 peluru. Hal.: 0

Hal.: PENERAPAN KONSEP MOMENTUM DAN IMPULS 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 = :

LATIHAN. Seseorang yang massanya 50 kg meloncat dari perahu yang diam dengan kecepatan 5 m/s. Jika massa perahu 00 kg, hitunglah kecepatan gerak perahu pada saat orang tersebut meloncat! Bagaimana arah gerakan perahu tersebut?. 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? Hal.:

Hal.: 3