MATERI MOMENTUM IMPULS DAN TUMBUKAN

A. Impuls.

Sebuah benda yang massanya m dan mula-mula bergerak dengan kecepatan V₀ kemudian dalam selang waktu ∆t kecepatanya berubah menjadi V. Sehingga Impuls dapat didifinisikan sebagai hasil perkalian antara gaya  rata –rata dengan selang waktu selama itu bekerja.

I = F. t     

Keterangan :

                   I = Impuls ( Newton sekon )

                   F = gaya ( newton )

                t  = selang waktu ( sekon )

impuls termasuk besaran vector yang arahnya sama dengan arah gaya impulsive, yaitu gaya yang mengerjakan impuls. Pada suatu benda dalam selang waktu tertentu. Di luar selang waktu tersebut besar gaya impulsive adalah nol. Jika grafik gaya (F) terhadap waktu (t) telah diketahui , maka besarnya impuls dapat ditentukan dengan menghitung luas daerah di bawah kurva dalam selang waktu tertentu,

B. Pengertian momentum

      Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum dapat dipahami sebagai ukuran kesulitan untuk mendiamkan sebuah benda, misalnya sebuah mobil yang membawa muatan penuh dan mobil yang tanpa muatan yang sama- sama bergerak dengan kecepatan yang sama, maka untuk menghentikanya maka memerlukan gaya yang lebih besar adalah mobil yang penuh dengan muatan.

Momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil perkalian  antara massa benda dengan kecepatannya.

P=m.V

Keterangan :

       P = momentum  ( kg.m.s^-1 )

       m = massa benda ( kg )

      V = kecepatan ( m/s )

Karena kecepatan merupakan besara vektor makan momentum  termasuk besaran vector  yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda saat itu. Karena momentum termasuk besaran vector  maka penjumhan dan pengurangan dua vector momentum haruslah mengikuti aturan pada hitungan vector.

C. Hubungan antara impuls dan Perubahan Momentum

                                    V₁                                  V₂

                                      F

Jika kita gunakan hukum II Newton yang menyatakan bahwa laju perubaha momentum sebuah benda berbanding dengan besar gaya yang bekerja dalam elang waktu tertentu

Sebuah benda bermassa m mengalami perubahan kecepatan dari v1 menjadi v2 karena pengaruh gaya konstan F yang bkerja padanya dalam selang waktu antara t₁ dan t_2..

Berdasarkan hukum II Newton:

       F = ma = m

        F.

        I = mv₂-mv₁

        I = p₂-p₁

        I =

I =   F.  = adalah impuls yang dilakukan oleh gaya F, maka

p₁= m₁v₁      = adalah momentum benda pada saat kecepatan v₁

p₂= m₂v₂      = adalah momentum benda pada saat kecepatan v_2.

Dari persamaan tersebut dapat dinyatakan bahwa impuls yang dikerjakan oleh suatu gaya pada sebuah benda  sama dengan perubahan momentum benda tersebut, yakni momentum akhir dikurangi awal. Arah perubahan momentum benda arah gaya yang mengerjakan impuls pada benda tersebut.

Fenomena Impuls yang sering kita temui misalnya: menendang batu lebih sakit dibanding menendang bola dengan massa yang sama , karena waktu kontak antara kaki dengan batu lebih kecil dari pada selang waktu kontak antara kaki dan bola.

Sarung tinju dipakai oleh oleh petinju dengan maksud agar pukulan yang mengenahi tubuh memiliki waktu kontak yang lebih lama sehingga tidak membahayakan lawan yang menerima pukulan.

D. Hukum kekekalan momentum pada peristiwa tumbuhan :

                  v₁                                         v₂                                          v₁                                         v₂

                                             F₁                      F₂

    I                              II                                            I                              II

    Sebelum tumbukan            saat  tumbukan                    setelah tumbukan

pada saat bertumbukan, kereta I mengerjakan gaya pada kereta II dengan gaya F₁, ke kanan, kereta II mengerjakan  gaya yang sama pada kereta I dengan gaya F₂ ke kiri.

Akibat adanya gaya aksi dan reaksi kedua benda dalam selang waktu tertentu  akan saling melepaskan diri dengan kecepatan masing-masing v dan v

F aksi = F reaksi

      F₁.  = F₂. 

      m₁v₁ - m₁v= - (m₂v₂- m₂v)

      m₁v₁+ m₂v₂= m₁v+ m₂v

Keterangan :

P₁ , P₂  = momentum benda 1 dan momentum benda 2 sebelum tumbukan

P   = momentum benda 1 dan momentum benda 2 setelah tumbukan

m₁ , m₂ = massa benda 1 dan 2

V₁ , V₂  = kelajuan  benda 1 dan 2 sebelum tumbukan

 kelajuan  benda 1 dan 2 setelah  tumbukan

      Hukum kekekalam momentum pada peristiwa tumbukan

Jumlah momentum sistem benda sesaat sebelum tumbukan dan sesaat setelah tumbukan besarnya sama sepanjang tidak ada pengaruh gaya dari luar sistem”.

E. Tumbukan

Banyak kejadian dalam kehidupan sehari-hari, dalam peristiwa tumbukan antara dua kendaraan adalah salah satu contoh tumbukan. Benda dikatakan bertumbukan jika dalam geraknya mengalami persinggungan dengan benda lain sehingga saling memberikan gaya. Jika tidak ada gaya luar yang bekerja momentum total kedua benda yang bertumbukan adalah tetap. Jadi berlaku hukum kekekalan momentum, akan tetapi hukum kekekalan energi kinetik biasanya tidak berlaku. Oleh karena itu tumbukan dua benda dibedakan menjadi tiga jenis yaitu: tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali.

 1. Tumbukan lenting Sempurna.

      Dua benda dikatakan mengalami tumbukan lenting sempurna jika pada tumbukan itu tidak terjadi kehilangan energi kinetik. Jadi energi kinetik total kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap. Dengan demikian, pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik.

      Sehingga pada Tumbukan lenting Sempurna berlaku:

a.    jumlah momentum sesaat sebelum tumbukan = jumlah momentum sesaat

     setelah  tumbukan

                  m₁v₁+ m₂v₂= m₁v+ m₂v

b.    jumlah energi kinetic sesaat sebelum tumbukan= jumlah energi kinetic

     sesaat setelah  tumbukan.

     

      Ek₁+Ek₂= Ek+Ek

      ½ mv+ ½ mv=½ m(v)²+ ½ m(v)²

c. Koefisien restitusinya sama dengan Satu.

Koefisien restitusinya(e) didefinisikan sebagai sebagai negative dari dari        perbandingan  antara kecepatan relative kedua benda sesaat setelah tumbuhan dengan kecepatan relative  kedua benda sesaat sebelum tumbukan . untuk tumbukan lenting sempurna.

     e = -

            e = 1

2.   Tumbukan Tidak Lenting  Sama Sekali.

      Dua benda dikatakan mengalami tumbukan tidak lenting sama sekali jika setelah tumbukan kedua benda bergabung menjadi satu dan bergerak besama-sama, sehingga kecepatan kedua benda setelah tumbukan sama. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali tidak lenting sama sekali terjadi pengurangan energi kinetik

Sehingga pada tumbukan Tidak Lenting  Sama Sekali.berlaku :

a.   Setelah tumbukan, kedua benda menyatu dan bergerak dengan kecepatan yang sama.

      V₁¹  = V₂¹  = V¹

b.   Hukum kekebalan momentum tetap berlaku

      m₁v₁+ m₂v₂= m₁v+ m₂v

c.   Hukum kekelan energi kinetik tidak berlaku lagi karena ada energi kinetic sistem benda yang berubah menjadi energi kalor atau energi bentuk lain.

            Ek =

      Koefisien restitusinya sama dengan n

       e= 0        

3.            Tumbukan lenting sebagian:

Dialam sekitar kita tumbukan yang sering terjadi adalah Tumbukan lenting sebagian. Sebagai contoh bola ping-pong yang dilepas dari ketinggian h₁ diatas laintai ,setelah menumbuk lantai bola terpental denga ketinggian h₂ diatas laintai dengan h₂ lebih kecil dari h₁

 

      H₁             

                       V₁    V             h₂

      Pada Tumbukan lenting sebagian berlaku :

      a.   Hukum kekebalan momentum tetap berlaku

            m₁v₁  + m₂v₂. = m₁v₁¹ + m₂v₂¹ 

b.   Hukum kekelan energi kinetik tidak berlaku lagi karena sebagian  energi kinetic sistem  berubah menjadi energi kalor atau energi bentuk lain.

      E_k= S E_k  - S E_k ¹ .

c.   Koefisien restitusinya diantara nol sampai  dengan satu.

            0 < e < 1

Tweet