redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Pengertian Momentum

Momentum? Apakah Itu ??

Bila kamu berada di dalam sebuah bus yang sedang bergerak cepat, kemudian direm mendadak, anda merasakan bahwa badan anda terlempar ke depan. Hal ini akibat adanya sifat kelembamam, yaitu sifat untuk mempertahankan keadaan semula yaitu dalam keadaan bergerak.

Hal yang sama juga dirasakan oleh si sopir yang berusaha mengerem bus tersebut. Apabila penumpang busnya lebih banyak, pada saat sopir bus memberhentikan/mengerem bus secara mendadak, harus memberikan gaya yang lebih besar.

Dalam bab ini akan dibicarakan mengenai momentum, yang merupakan salah satu besaran yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak.

Di dalam fisika, dikenal dua macam momentum, yaitu momentum linear (p) dan momentum angular (L). Pada materi ini hanya akan dibahas momentum linear. Selain momentum linear akan dibahas juga besaran Impuls gaya (I) dan hukum kekekalan momentum linear, serta tumbukan.

Istilah momentum yang akan dipelajari pada bab ini adalah momentum linear (p), yang didefinisikan sebagai berikut : Momentum suatu benda yang bergerak adalah hasil perkalian antara massa benda dan kecepatannya. Oleh karena itu, setiap benda yang bergerak memiliki momentum. Secara matematis, momentum linear ditulis sebagai berikut:

p = m . v

Keterangan:
p = momentum (besaran vektor),
m = massa (besaran skalar), dan
v = kecepatan (besaran vektor).

Bila dilihat persaman ,arah dari momentum selalu searah dengan arah kecepatannya.

Berdasarkan rumus diatas dapat kita tarik kesimpulan bahwa momentum benda akan semakin besar ketika massa benda dan kecepatan benda semakin besar. Hal ini juga akan berlaku sebaliknya semakin kecil massa atau kecepatan benda maka akan semakin kecil pula momentumnya. Dalam ilmu fisika ada yang namanya hukum kekekalan momentum yang berbunyi “momentum sebelum dan sesudah tumbukan akan selalu sama".

Misalkan ada dua benda yang memiliki kecepatan dan massa masing – masing mengalami tumbukan dan setelah tumbukan masing – masing benda akan memiliki kecepatan yang berbeda maka menurut ilmu fisika hukum kekekalan momentum. pada setiap jenis tumbukan yang terjadi antara kedua benda akan selalu berlaku hukum kekekalan momentum baik itu pada tumbukan lenting sebagian, tumbukan linting sempurna atau bahkan pada tumbukan tidak lenting sama sekali. Secara sistematis hukum kekekalan momentum dapat ditulis seperti berikut :

m1.V1 + m2.V2 = m1.V1’ + m2.V2

Jadi Sobat Pintar, Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum bisa juga didefinisikan sebagai tingkat kesukaran untuk menghentikan gerak suatu benda. 

Satuan Momentum

Sobat Pintar, setelah kita mempelajari terkait konsep momentum kuy kita lanjut ke satuan momentum!

Menurut Sistem Internasional (SI) Satuan momentum p = satuan massa x satuan kecepatan = kg x m/s = kg . m/s. Jadi, satuan momentum dalam SI adalah : kg.m/s

Momentum adalah besaran vektor, oleh karena itu jika ada beberapa vektor momentum dijumlahkan, harus dijumlahkan secara vektor. Misalkan ada dua buah vektor momentum p1 dan p2 membentuk sudut, maka jumlah momentum kedua vektor harus dijumlahkan secara vektor, seperti yang terlihat dari gambar vektor gambar dibawah ini.

Besar vektor p dirumuskan sebagai berikut :

 

Hubungan Momentum dengan energi kinetik

Energi kinetik suatu benda yang bermassa m dan bergerak dengan kecepatan v adalah :

Besarnya ini dapat dinyatakan dengan besarnya momentum linear p, dengan mengalikan persamaan energi kinetik dengan : 

Latihan 1

Sebuah peluru karet berbentuk bola massanya 40 gram ditembakan horisontal menuju tembok seperti pada gambar. Jika bola dipantulkan dengan laju yang sama, maka besar perubahan momentum bola adalah…

 

A. 2 N.s

B. 3 N.s

C. 4 N.s

D. 5 N.s

E. 6 N.s

Latihan 2

Pada permainan bola kasti, bola bermassa 0,5 kg mula-mula bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Kemudian bola tersebut dipukul dengan gaya F berlawanan dengan gerak bola, sehingga kecepatan bola berubah menjadi 6 m/s. Bila bola bersentuhan dengan pemukul selama 0,01 sekon, maka perubahan momentumnya adalah…

A. 8 kg m/s

B. 6 kg m/s

C. 5 kg m/s

D. 4 kg m/s

E. 2 kg m/s

Latihan 3

Suatu benda bermassa 40 kg dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Berapakah momentum yang dimiliki oleh benda tersebut ?

A. 50 kg.m/s

B. 100 kg.m/s

C. 120 kg.m/s

D. 150 kg.m/s

E. 200 kg.m/s

Latihan 4

Terdapat sebuah balok kayu bermassa 3 kg yang diam di atas lantai ditembak sebutir peluru bermassa 60 gram dengan kecepatan 120 m/s. Jika peluru menembus balok dan kecepatannya berubah menjadi 80 m/s. Berapakah kecepatan balok tersebut setelah tembakan ?

A. 0,8 m/s

B. 1,0 m/s

C. 1,2 m/s

D. 1,5 m/s

E. 1,8 m/s

Latihan 5

Terdapat bola tenis massanya 300 gram dijatuhkan ke lantai dari ketinggian 45 cm tanpa kecepatan awal. Setelah mengenai lantai bola memantul dengan kecepatan 3 ms-1 dan (g = 10 ms-2). Berapakah perubahan momentum yang dialami bola tersebut ?

A. 0,8 Newton sekon

B. 1,2 Newton sekon

C. 1,8 Newton sekon

D. 2,4 Newton sekon

E. 2,5 Newton sekon

Pengertian Impuls

Sobat Pintar Tau Nggak Apa Sih Impuls Itu?

Sobat Pintar, apakah kamu suka bermain sepak bola? Nah ketika kamu bermain sepak bola itu juga menerapkan konsep impuls loh!

Berdasarkan gambar di atas, pada bola diberikan gaya sentuh (F) dengan selang waktu (t) yang sangat singkat , sehingga menghasilkan efek pada bola tersebut semakin besar.

Jika diberikan gaya F yang sama tetapi selang waktu sentuh (t) yang lebih lama maka akan menimbulkan efek pada bola tersebut kurang maksimal dibandingkan pada keadaan pertama. Efek dari pemberian gaya rata-rata F pada suatu benda dalam selang waktu (t)  tertentu inilah yang disebut sebagai Impuls (I).

Jadi Impuls  merupakan gaya kontak rata-rata F  yang bekerja pada suatu benda yang terjadi dalam selang waktu yang  sangat singkat

Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan lamanya gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis:

I = F.t

Keterangan :

I  = Impuls (N.s)
F = Gaya impulsif (N)
t  = Waktu sentuhan antara gaya dan benda (s)

Besar gaya disini konstan. Bila besar gaya tidak konstan maka penulisannya akan berbeda (akan dipelajari nanti). Oleh karena itu dapat menggambarkan kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan t. Bila pada benda bekerja gaya konstan F dari selang waktu t1 ke t2 maka kurva antara F dan t adalah

Luasan yang diarsir sebesar Fx (t2 – t1 ) atau I, yang sama dengan Impuls gaya. Impuls gaya merupakan besaran vektor, oleh karena itu perhatikan arahnya

Impuls memiliki satuan :

Satuan Impuls I = satuan gaya x satuan waktu

Satuan I = newton x sekon = N . s = kg . m/s2 . s =kg . m/s

Impuls sama dengan perubahan Momentum

Suatu bola yang mula-mula bergerak dengan kecepatan v1 diberi gaya sebesar F . gaya tersebut bekerja pada bola sehingga mengakibatkan bola tersebut bergerak dipercepat dan kecepatannya berubah menjadi v2. Dalam kejadian ini bola akan bergerak dengan percepatan konstan (GLBB) dalam rentang waktu tertentu (t), sehingga berlaku hukum II Newton, dan dapat ditulis : 

Ruas kiri merupakan impuls gaya dan ruas kanan menunjukkan perubahan momentum. Impuls gaya pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut. Secara matematis dituliskan sebagai:

Tumbukan dan Hukum Kekekalan Momentum

Sobat Pintar, sekarang kuy kita lanjut ke materi berikutnya.

Pada sebuah tumbukan selalu melibatkan paling sedikit dua buah benda. Misal bola biliar 1 dan 2. Sesaat sebelum tumbukan bola 1, bergerak mendatar ke kanan dengan momentum m1v1 , dan bola 2 bergerak kekiri dengan momentum m2v2.

 

Momentum sebelum tumbukan adalah :

P = m1v1 + m2v2

dan momentum sesudah tumbukan

P' = m1v'1 + m2v'2

Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka pada momentum juga berlaku hukum kekekalan dimana momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan sama.

Oleh karena itu dapat diambil kesimpulan bahwa pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda tersebut.

Pernyataan ini yang dikenal sebagai Hukum Kekekalan Momentum Linier. Secara matematis untuk dua benda yang bertumbukan dapat dituliskan :

P1 + P2 = P'1 + P'2

atau

m1v1 + m2v2 = m1v'1 + m2v'2

Jika ada dua benda yang bertumbukan dan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda, maka berlaku hukum kekekalan momentum. Akan tetapi energi kinetik totalnya biasanya berubah. Hal ini akibat adanya perubahan energi kinetik menjadi bentuk kalor dan atau bunyi pada saat tumbukan. Jenis tumbukan ini disebut tumbukan tidak lenting sebagian. Bila setelah tumbukan kedua benda bergabung, disebut tumbukan tidak lenting sempurna. Ada juga tumbukan dengan energi kinetik total tetap. Tumbukan jenis ini disebut tumbukan lenting (sempurna). Jadi secara garis besar jenis- jenis tumbukan dapat diklasifikasikan ke dalam:

  1. Tumbukan lenting (sempurna)
  2. Tumbukan tidak lenting sebagian
  3. Tumbukan tidak lenting sempurna

Penerapan Hukum Kekekalan Momentum

Sobat Pintar, apabila kalian meniup balon, kemudian balon dilepaskan, ketika kalian amati bahwa balon tersebut akan terdorong ke arah yang berlawanan dari arah udara yang keluar dari balon. Prinsip terdorongnya roket akibat pancaran bahan bakar yang terbakar keluar, mirip dengan terdorongnya balon tersebut.

Bahan bakar yang ada di roket terbakar dan keluar/menyembur, mengakibatkan roket terdorong ke atas. Gaya rata-rata yang dikerjakan gas pada roket disebut gaya dorong. Pada roket ini momentum sistem sebelum dan sesudah gas keluar tetap, dengan kata lain berlaku hukum kekekalan momentum

Agar supaya ketinggian yang dicapai roket makin besar, biasanya dipakai roket dengan beberapa tingkat. Perhatikan gambar (a),(b) dan (c).

  • Pada gambar (a) : menunjukkan sebuah roket yang terbang vertikal keatas dengan kecepatan v, massa mula-mula m.
  • Pada gambar (b) : setelah waktu t, bahan bakar keluar sebanyak dm, kecepatan gas relatif terhadap bumi v', dan relatif terhadap roket vr,

Pada momentum berlaku :

karena dmdv mendekati nol lihat gambar (c)

vr = v' – v

v' = vr + v

sehingga :

Secara matematis besarnya gaya dorong dapat ditulis sebagai :

Keterangan:

F = gaya dorong (newton)
vr = kecepatan semburan gas relatif terhadap roket (m/s)
dm/dt = laju massa gas buang (kg/s)

Jika massa roket mula-mula mo dan kecepatan awal vo = 0, setelah bahan bakar roket habis massa roket ma, serta kecepatan roket va, maka secara matematis hubungan besar-besaran tersebut adalah

Hubungan Momentum dengan Impuls

Sobat Pintar sekarang kita lanjut ke beberapa jenis tumbukan. Apa saja itu? Simak penjelasan berikut ini ya...

Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan lenting sempurna merupakan tumbukan yang energi kinetiknya kekal. Dimana, pada tumbukan lenting sempurna ini, energi kinetik total antara dua benda sebelum dan setelah tumbukan adalah sama.

Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna akan berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi.

Rumus umum tumbukan lenting sempurna adalah :

Tumbukan Lenting Sebagian

Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan antara dua benda yang jumlah energi kinetiknya sesudah terjadi tumbukan lebih kecil dibandingkan dengan jumlah energi kinetiknya sebelum terjadi tumbukan. Pada tumbukan ini, sebagian energi kinetik diubah menjadi bentuk energi lain, sehingga energi kinetik setelah tumbukan lebih kecil daripada setelah tumbukan.

Adapun contoh tumbukan lenting sebagian adalah pada benda yang jatuh bebas dan mengalami pemantulan.

Rumus umum tumbukan lenting sebagian adalah :

Sedangkan koefisien restitusi :

Tumbukan Tidak Lenting Sempurna

Pada tumbukan tidak lenting sempurna, terjadi jika dua benda yang bertumbukan menyatu dan bergerak secara bersamaan. Dimana, setelah terjadinya tumbukan maka kedua benda akan bergabung atau menjadi satu. Contoh dari tumbukan ini adalah peluru yang ditembakkan pada balok dan bersarang di dalamnya.

Rumus umum tumbukan tidak lenting sempurna adalah :

Sedangkan koefisien restitusi :

Sobat Pintar lalu apa sih hubungan momentum dengan impuls?

Salah satu hukum newton mengatakan bahwa gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perkalian massa dan percepatannya. Dengan adanya pernyataan tersebut maka akan diperoleh rumus seperti berikut.
F = m.a jika kita masukan kedalam rumus I = F. t maka akan muncul rumus baru seperti ini :

Dengan begitu dapat ditarik kesimpulan bahwa besarnya impuls yang dikerjakan atau bekerja pada sebuah benda akan sama besarnya dengan perubahan momentum pada benda tersebut. akan tetapi bila tidak ada gaya luar yang mempengaruhi benda, maka jumlah momentum akan tetap sama karena jumlah momentum awal dan jumlah momentum akhir akan sama.

Latihan 1

Bola bermassa 0,2 kg dengan kelajuan 20 m/s dilempar ke arah pemukul seperti diperlihatkan gambar di bawah!

Agr bola berbalik arah dengan kelajuan 30 m/s tentukan besar gaya pemukul jika waktu kontak antara pemukul dan bola 0,001 sekon!

A. 5000 Newton

B. 8000 Newton

C. 10000 Newton

D. 15000 Newton

E. 20000 Newton

Latihan 2

Dalam suatu permainan sepak bola, seorang pemain melakukan tendangan penalti. Tepat setelah ditendang bola melambung dengan kecepatan 50 m/s. Bila gaya tendangan 250 N sepatu pemain menyentuh bola selama 0,3 sekon maka massa bola adalah....

A. 0,5 kg

B. 1,0 kg

C. 1,5 kg

D. 2,0 kg

E. 2,5 kg

Latihan 3

Seorang pemain sepakbola melakukan tendangan terhadap bola dengan gaya F sebesar 20 Newton. Apabila waktu sentuh antara kaki dan bola adalah 0,01 sekon, Tentukan besar impuls yang terjadi pada bola tersebut.

A. 0,02 N.s

B. 0,2 N.s

C. 2 N.s

D. 20 N.s

E. 0 N.s

Latihan 4

Pada grafik F-t menyatakan gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa 2 kg dalam selang waktu 4 sekon. Jika benda tersebut mula-mula diam. Berapakah besarnya impuls selama 4 sekon?

A. 2 N.s

B. 10 N.s

C. 15 N.s

D. 20 N.s

E. 22 N.s

Latihan 5

Terdapat bola kasti dengan massa 150 gram bergerak dengan kecepatan 10 m/s ke dinding dengan arah tegak lurus. Bola kasti menumbuk dinding selama 0,05 sekon dan dipantulkan kembali dengan kecepatan 8 m/s. Berapakah besarnya gaya kontak antara bola dan dinding ?

A. 27 Newton

B. -27 Newton

C. 34 Newton

D. 54 Newton

E. -54 Newton

redesain-navbar Portlet