Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini sebenarnya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit. Semakin cepat gaya impuls bekerja, bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu sangat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. Karenanya, penerapan konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls makin lama, maka rasa sakit menjadi berkurang, bahkan tidak dirasakan.Beberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :1. Sarung Tinju Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang dipakai oleh para petinju itu berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls. ketika petinju memukul lawannya, pukulannya tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja juga makin kecil. Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi berkurang.2. Palu atau pemukulMengapa palu tidak dibuat dari kayu saja,tetapi dibuat dari besi ? tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya impuls yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar, maka paku, misalnya, akan tertanam lebih dalam.3. MatrasMatras sering dipakai ketika olahraga atau biasa dipakai para pejudo. Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang waktu bekerjanya gaya impuls, sehingga tubuh kita tidak terasa sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika dirimu dibanting atau berbenturan dengan lantai? Ini disebabkan karena waktu kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat. Tapi ketika tubuh dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama, dengan demikian gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.4. HelmKalau anda perhatikan bagian dalam helm, pasti anda akan melihat lapisan lunak. Seperti gabus atau spons, lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat sehingga walaupun memakai helm, anda akan pusing-pusing ketika terbentur aspal. Momentum, Impuls, dan Hubungannya “Gunakan selalu sabuk pengaman”. Peringatan ini biasanya Anda jumpai di tepi jalan raya. Sabuk pengaman [seat belt] berguna mencegah seorang pengemudi berbenturan langsung dengan setir dan dinding depan mobil saat mobil mengalami kecelakaan. Pada saat sabuk pengaman bekerja melindungi pengemudi, di situ terlibat prinsip-prinsip momentum dan impuls. Apa sebenarnya momentum dan impuls itu? Untuk mengetahuinya, pelajarilah bahasan berikut dengan saksama. MomentumSetiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum merupakan hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. Karena kecepatan merupakan besaran vektor, maka momentum juga termasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda. Secara matematis, persamaan momentum dapat ditulis sebagai berikut. ImpulsImpuls benda didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Impuls temasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah gaya. Untuk menghitung besar impuls dalam satu arah dapat Anda gunakan persamaan berikut. Perhatikan Gambar 5.1! Impuls yang dilakukan oleh sebuah gaya besarnya sama dengan luas daerah di bawah grafik terhadap waktu [grafik F terhadap t]. Misalnya, gaya 10 N bekerja selama selang waktu ∆t = 2 s. Impuls yang dilakukan gaya tersebut adalah 20 Ns. Luas daerah yang diarsir di bawah grafik F terhadap t sama dengan [10 N] × [2 s] = 20 Ns. Hubungan Momentum dan Impuls Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan v0 . Kemudian dalam selang waktu t kecepatan benda tersebut berubah menjadi v. Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yang searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan ratarata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut. Menurut definisi, percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan persatuan waktu. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut. Jika t adalah waktu untuk mengubah kecepatan dari v0 menjadi v atau sama dengan lamanya gaya bekerja, maka dari kedua persamaan di atas Anda dapatkan persamaan sebagai berikut. Persamaan di atas menyatakan bahwa impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya. Berbagai contoh aplikasi impuls dan momentum dalam kehidupan sehari-hari, antara lain, sebagai berikut.
Hukum Kekekalan MomentumHuygens, ilmuwan berkebangsaan belanda, melakukan eksperimen dengan menggunakan bola-bola bilyar untuk menjelaskan hukum kekekalan momentum. Perhatikan uraian berikut. Dua buah bola pada Gambar 5.2 bergerak berlawanan arah saling mendekati. Bola pertama massanya m1 , bergerak dengan kecepatan v1 . Sedangkan bola kedua massanya m2 bergerak dengan kecepatan v2 . Jika kedua bola berada pada lintasan yang sama dan lurus, maka pada suatu saat kedua bola akan bertabrakan. Dengan memperhatikan analisis gaya tumbukan bola pada Gambar 5.2, ternyata sesuai dengan pernyataan hukum III Newton. Kedua bola akan saling menekan dengan gaya F yang sama besar, tetapi arahnya berlawanan. Akibat adanya gaya aksi dan reaksi dalam selang waktu ∆t tersebut, kedua bola akan saling melepaskan diri dengan kecepatan masing-masing sebesar v’ 1 dan v’ 2 . Penurunan rumus secara umum dapat dilakukan dengan meninjau gaya interaksi saat terjadi tumbukan berdasarkan hukum III Newton Persamaan di atas dinamakan hukum kekekalan momentum. Hukum ini menyatakan bahwa “jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan”. ketika menggunakan persamaan ini, Anda harus memerhatikan arah kecepatan tiap benda. demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Momentum dan Impuls, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya. Video yang berhubungan
BAB I Pendahuluan Latar Belakang Pelajaran Fisika tidak harus selalu dengan rumus-rumus saja. Tanpa kita sadari, kegiatan kita sehari-hari juga memanfaatkan sistem kerja rumus fisika. Seperti mengendarai motor ke sekolah saja, kita memakai 2 teori fisika. Pertama, energy kinetik yang membuat motor bisa berjalan. Kedua, saat kita mengerem menggunakan gaya pegas agar motor bisa berhenti dan tidak menabrak. Pada kesempatan ini, akan dibahas penerapan teori Impuls dan Momentum dalam kehidupan sehari-hari. Dalam makalah ini juga terdapat beberapa gambar ilustrasi agar memudahkan pemahaman kita. Ada pula latihan-latihan soal yang mempergunakan rumus-rumus Impuls dan Momentum. Sebelum kita mengetahui latar belakang pembahasan Impuls dan Momentum Linear maka terlebih dahulu kita pahami apa yang dimaksud dengan Impuls dan Momentum Linear. Impuls adalah besaran vektor yang arahya sejajar dengan arah gaya dan Menyebabkan perubahan momentum dan Momentum Linear adalah momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus Pernahkah menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan. apa yang terjadi ketika dua kendaraan bertabrakan. kondisi mobil atau sepeda motor mungkin hancur berantakan. Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear dan momentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Rumusan Masalah Dari latar belakang yang telah ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah yang akan dibahas pada bab berikutnya. Rumusan masalah itu berupa: a. Pengertian impuls beserta penerapannya pada kehidupan sehari-hari b. Pengertian momentum beserta penerapannya pada kehidupan sehari-hari c. Pengertian tumbukan beserta jenis-jenisnya d. Contoh soal dan pembahasannya BAB II Pembahasan
2. dDua buah benda bermassa sama 6kg bergerak seperti pada gambar dengan Kecepatan masing-masing 10 m/s dan 5 m/s. Tentukan momentum total yang dihasilkan benda setelah tumbukan. Pembahasan : Hubungan Impuls dan Momentum Hubungan antara impuls dan momentum dijelaskan dari penerapan Hukum II Newton, yaitu : Dapat disimpulkan Impuls (I) sama dengan perubahan momentum (∆P). Ini menunjukkan bahwa gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan perubahan momentum benda persatuan waktu. P1 = momentum awal benda dalam kg.m/s P2 = momentum akhir benda dalam kg.m/s v1 = kecepatan awal benda dalam m/s v2 = kecepatan akhir benda dalam m/s Catatan: Impuls adalah besaran vektor, jadi arah gaya yang bekerja harus diperhatikan. Contoh Konsep Hubungan Impuls dan Momentum Sebuah bola bermassa 200 gram dilemparkan ke kanan dengan kelajuan 10m/s. Sesaat setelah dipukul, bola berbalik arah dengan kelajuan 20 m/s. Jika diketahui bola bersentuhan dengan pemukul selama 1 ms. Tentukan :
Pembahasan : Diketahui : m = 200 gram = 0,2 kg v1 = 10 m/s (ke kanan) v2 = -20m/s (berbalik arah ke kiri ) ∆t = 1 ms = 10-3 s. Ditanya : a. I b. F Jawab : I = mv2 – mv1 I = (0,2kg)(-20m/s) – (0,2kg)(10m/s) I = -6 N.s 2. I = F. ∆t -6 N.s = F. 10-3s F = -6.103 N Tanda (-) menunjukkan bahwa gaya yang diberikan oleh pemukul berlawanan arah dengan arah kecepatan bola mula-mula. Hukum Kekekalan Momentum Besar Impuls dinyatakan sebagai perubahan momentum: Dapat disimpulkan jika suatu sistem tidak mendapat gaya dari luar, momentum sistem selalu tetap. Hal itulah yang disebut Hukum Kekekalan Momentum. Jumlah Momentum awal kedua benda (sebelum tumbukan): ∑P = P1 + P2 = m1v1 + m2v2 Jumlah Momentum akhir kedua benda (sesudah tumbukan): ∑P’ = P’1 + P’2 = m1v’1 + m2v’2 Hukum Kekekalan Momentum menyatakan : Bila tidak ada gaya dari luar yang bekerja pada benda–benda yang melakukan interaksi , atau resultan gaya dari luar yang bekerja pada benda-benda adalah nol, maka jumlah momentum benda-benda sebelum mengadakan interaksi selalu sama dengan jumlah momentum benda-benda setelah mengadakan interaksi . Hukum kekekalan Momentum berlaku pada peristiwa :
Contoh Penerapan dalam kehidupan sehari-hari konsep dari Hukum Kekekalan momentum :
Besar momentum yang dihasilkan gaya dorong oleh bahan bakar sama dengan momentum meluncurnya roket. Momentum senapan mundur ke belakang sama dengan momentum peluru yang lepas dari senapan.
Momentum perahu mundur ke belakang sama dengan momentum orang yang melompat kedepan. Untuk menghitung kecepatan peluru yang melesat dari sebuah senapan dan menumbuk balok yang tergantung pada seutas tali (bandul). 1. Peluru bersarang pada bandul Contoh Soal Konsep Hukum Kekekalan Momentum : Seseorang yang massanya 50 kg naik perahu dengan kecepatan tetap 4m/s. Massa perahu 75 kg, tiba-tiba orang terjun ke dalam air dengan kecepatan 5m/s. Hitung kecepatan perahu sesaat orang terjun, jika arah kecepatan terjunnya orang searah perahu . Pembahasan: Diketahui : mp = 75 kg mo = 50 kg v = 4m/s vo’ = 5 m/s e. Karateka Apakah anda seorang karateka atau penggemar film action? Jika kita perhatikan karateka setelah memukul lawannya dengan cepat akan menarik tangannya. Ini dilakukan agar waktu sentuh antara tangan dan bagian tubuh musuh relatif singkat. Hal ini berakibat musuh akan menerima gaya lebih besar. Semakin singkat waktu sentuh, maka gaya akan semakin besar. F. Mobil Ketika sebuah mobil tertabrak, mobil akan penyok. Penggemudi yang selamat akan pergi ke bengkel untuk ketok magic. Lho kok jadi ngomongin ketok magic ya…Ok cukup ketok magicnya. Mobil didesain mudah penyok dengan tujuan memperbesar waktu sentuh pada saat tertabrak. Waktu sentuh yang lama menyebabkan gaya yang diterima mobil atau pengemudi lebih kecil dan diharapkan keselamatan penggemudi lebih terjamin. G. Balon udara pada mobil dan sabuk pengaman Kenapa pada beberapa mobil dipasang balon udara? Desain mobil yang mudah penyok tidak cukup untuk menjamin keselamatan pengemudi pada saat tetabrak. Benturan yang keras penggemudi dengan bagian dalam mobil dapat membahayakan keselamatan pengemudi. Untuk meminimalisir resiko kecelakaan tersebut, pabrikan mobil ternama menydiakan balon udara di dalam mobil (biasanya di bawah setir), Ketika terjadi kecelakaan pengemudi akan menekan tombol dan balon udara akan mengembang, sehingga waktu sentuh antara kepala atau bagian tubuh yang lain lebih lama dan gaya yang diterima lebih kecil. Sabuk pengaman juga didesain untuk mengurangi dampak kecelakaan. Sabuk pengaman didesain elastis. Sabuk pengaman juga fungsi dan cara kerjanya sama dengan balon udara pada mobil, yakni untuk mengurangi waktu sentuh antara pengemudi dengan dashboard mobil pada saat bersentuhan. Tumbukan Tumbukan adalah pertemuan dua benda yang relatif bergerak. Pada setiap jenis tumbukan berlaku 1sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk : Macam tumbukan yaitu :
2. Macam-macam Tumbukan A. TUMBUKAN LENTING SEMPURNA Tumbukan lenting sempurna tu maksudnya bagaimanakah ? Dua benda dikatakan melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada peristiwatumbukan lenting sempurna karena total massa dan kecepatan kedua benda sama, baik sebelummaupun setelah tumbukan. Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada Tumbukan lenting sempurna karena selama tumbukan tidak ada energi yang hilang. Benda-benda yang mengalami Tumbukan Lenting Sempurna tidak menghasilkan bunyi,panas atau bentuk energi lain ketika terjadi tumbukan. Tidak ada Energi Kinetik yang hilang selama proses tumbukan. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa pada peritiwa Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Hukum kekekalan momentum ditinjau dari energi kinetik: Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu bertumbukan dan terpantul dalamarah yang berlawanan. Perhatikan bahwa kecepatan merupakan besaran vektor sehingga dipengaruhi juga oleh arah. Sesuai dengan kesepakatan, arah ke kanan bertanda positif dan arah ke kiri bertanda negatif. Karena memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda memiliki momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi Kinetikkedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan. Secara matematis, Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut : m v + m v = m v’ +m v’ →Persamaan 1 Keterangan : m1 = massa benda 1, m2 = massa benda 2 v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan dan v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan, v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan Jika dinyatakan dalam momentum, m1v1 = momentum benda 1 sebelum tumbukan, m1v’1 = momentum benda 1 setelah tumbukan m2v2 = momentum benda 2 sebelum tumbukan, m2v’2 = momentum benda 2 setelah tumbukan Pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku juga Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut : 1/2m₁v₁²-1/2m₂v₂²= 1/2m₁v’₁²- 1/2m₂v’₂² Keterangan : 12m₁v₁² = EK benda 1 sebelum tumbukan 12m₂v₂²= EK benda 2 sebelum tumbukan 12m₁v’₁²= EK benda 1 setelah tumbukan 12m₂v’₂²= EK benda 2 setelah tumbukan Kita telah menurunkan 2 persamaan untuk Tumbukan Lenting Sempurna, yakni persamaan Hukum Kekekalan Momentum dan Persamaan Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Ada suatu halyang menarik, bahwa apabila hanya diketahui massa dan kecepatan awal, maka kecepatansetelah tumbukan bisa kita tentukan menggunakan suatu persamaan lain. Persamaan ini diturunkan dari dua persamaan di atas. m₁ v₁+m₂v₂=m₁v’₁+m₂v’₂ m₁ v₁-m₂v₂=m₁v’₁-m₂v’₂ m₁v₁-v’₁=m₂(v’₂-v₂)→ Persamaan a Kita tulis kembali persamaan Hukum Kekekalan Energi Kinetik : 1/2m₁v₁²-1/2m₂v₂²= 1/2m₁v’₁²- 1/2m₂v₂² Ini merupakan salah satu persamaan penting dalam Tumbukan Lenting sempurna, selain persamaan Kekekalan Momentum dan persamaan Kekekalan Energi Kinetik. Persamaan 3 menyatakan bahwa pada Tumbukan Lenting Sempurna, laju kedua benda sebelum dan setelah tumbukan sama besar tetapi berlawanan arah, berapapun massa benda tersebut. B. TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN Tumbukan lenting sebagian juga disebut tumbukan lenting tak sempurna. Hal ini sebenarnya banyak dijumpai pada tumbukan benda-benda disekitar kita. Pada tumbukan ini berlaku hokum kekekalan momentum, tetapi hokum kekekalan energy tidak berlaku. Hal ini karena ada tenaga yang hilang saat tumbukan. Dengan demikian, Ek setelah tumbukan < Ek sebelum tumbukan atau: – m2(v’2 – v2)2 < v1(v1 – v’1)2 …………… (iii) dengan cara membagi persamaan (iii) dengan persamaan (ii) maka didapat: – (v’1 – v’2)2 < v1(v1 – v2)2 Dari persmaan tersebut dapat disimpulkan bahwa: Pada tumbukan lenting sebagian besarnya kecepatan relative sesudah tumbukan lebih kecil dari kecepatan relative sebelum tumbukan. (tanda negative menunjukkan arahnya berlawanan dengan arah semula) C. TUMBUKAN TAK LENTING SAMA SEKALI
BAB III Kesimpulan Momentum adalah sebuah nilai dari perkalian materi yang bermassa / memiliki bobot dengan pergerakan / kecepatan. Dalam Fisika momentum dilambangkan dengan huruf ‘p’, secara matematis momentum dapat dirumuskan : p= m . v Momentum akan berubah seiring dengan perubahan massa dan kecepatan. Semakin cepat pergerakan suatu materi/benda akan semakin besar juga momentumnya. Semakin besar momentum, maka semakin dahsyat kekuatan yang dimiliki oleh suatu benda. Jika materi dalam keadaan diam, maka momentumnya sama dengan nol. Sebaliknya semakin cepat pergerakannya, semakin besar jugamomentumnya. (Filosofi : Jika manusia tidak mau bergerak / malas, maka hasil kerjanya sama dengan nol). Impuls adalah selisih dari momentum atau momentum awal dikurangi momentum akhir. Dalam Fisika impuls dilambangkan dengan simbol / huruf “I”. Secara matematis impuls dirumuskan : I = p2 – p1 = ∆p I = m.v2 – m.v1 I = m(v2 – v1) I = m. ∆v F = I/∆t I = impuls, p1 = momentum awal, p2 = momentum akhir, F = gaya, ∆t = waktu sentuh, ∆v = selisih kecepatan Nah, dari rumus F = I/∆t inilah letak pemanfaatan aplikasi momentum dan impuls. Semakin kecil waktu sentuh, maka semakin besar gaya yang akan diterima benda. Semakin lama waktu sentuh, maka semakin kecil gaya yang diterima benda. Mobil di desain untuk mudah penyok, hal ini bertujuan untuk memperbesar waktu sentuh untuk memperkecil gaya yang diterima oleh pengendara. Dengan demikian diharapkan, keselamatan pengemudi lebih dapat terjamin. Jika kecepatannya besar, maka gaya yang diterima akan besar, sehingga pengendara akan mengalami kecelakaan yang fatal. Jadi pesan saya jangan ngebut, walaupun mobil sudah di design sedemikian rupa. Balon udara pada mobil juga bertujuan untuk memperlambat waktu sentuh antara kepala pengemudi dengan setir mobil. Ingat, semakin besar waktu sentuh, maka semakin kecil gaya yang akan mengenai kepala pengemudi. Sabuk pengaman juga fungsi dan cara kerjanya sama dengan balon udara pada mobil, yakni untuk mengurangi waktu sentuh antara pengemudi dengan dashboard mobil pada saat bersentuhan. TUMBUKAN • Berlaku ΣFluar= 0 • Berlaku hukum kekekalan momentum v1m1+ m2v2 = m1v1′ + m2v2′ Koefisien restitusi / elastisitas tumbukan (e) • elastis sempurna: e = 1 (energi mekanik kekal) • elastis sebagian: 0 < e < 1 • sama sekali tak elastis: e = 0 |
Berikut ini merupakan mamfaat dari penerapan aplikasi konsep impuls momentum yang benar kecuali
Pos Terkait
Copyright © 2024 membukakan Inc.
