Hukum Kekekalan Momentum Fisika 2 Kelas 2 Setya Nurachmandani 2009

137 Momentum dan Impuls Contoh 5.2 Keterangan: p 1 , p 2 : momentum benda 1 dan 2 sebelum tumbukan p 1 , p 2 : momentum benda 1 dan 2 sesudah makanan m 1 , m 2 : massa benda 1 dan 2 v 1 , v 2 : kecepatan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan v 1 , v 2 : kecepatan benda 1 dan 2 sesudah tumbukan 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. Perhatikan gambar di samping Sebuah meriam kuno diletak- kan di atas sebuah kendaraan. Berat kendaraan termasuk meriam sebesar 2.000 kg. Kendaraan mula-mula diam. Setelah meriam menembakan peluru, kendaraan mulai bergerak. Hitunglah kecepatan kendaraan akibat tolakan peluru jika kecepatan peluru 4,00 ms dan massanya peluru 3 kg Diketahui : a. m k = 2.000 kg b. m p = 3 kg c. v p = 4,00 ms d. v p = 0 ms e. v k = 0 ms Ditanyakan : v k = ...? Jawab: p 1 = p 2 m k v k + m p v p = m k v k + m p v p 2.000 × 0 = 2.000 × v k + 3 × 4.00 0 = 2.000 v k + 1.200 v k = 1.200 2.000 - = - 0,6 ms tanda negatif menunjukkan bahwa arah gerak kendaraan berlawanan dengan arah gerak peluru GAMBAR lihat teks V p m p m k V k 138 Fisika SMAMA Kelas XI Kegiatan 5.1 Contoh aplikasi dari hukum kekekalan momentum adalah roket dan pistol. Pada Gambar 5.3 tampak sebuah pistol yang digantung pada seutas tali. Saat peluru ditembakkan ke kanan dengan alat jarak jauh seperti remote, senapan akan tertolak ke kiri. Percepatan yang diterima oleh pistol ini berasal dari gaya reaksi peluru pada pistol hukum III Newton. Gambar 5.3 Bukti hukum kekekalan momentum. Perhatikan Gambar 5.4 Contoh aplikasi yang lain adalah pada sistem roket. Percepatan roket diperoleh dengan cara yang mirip dengan bagaimana senapan memperoleh percepatan. Percepatan roket berasal dari tolakan gas yang disemburkan roket. Tiap molekul gas dapat dianggap sebagai peluru kecil yang ditembakkan roket. Jika gaya gravitasi diabaikan, maka peristiwa peluncuran roket memenuhi hukum kekekalan momentum. Mula-mula sistem roket diam, sehingga momentumnya nol. Sesudah gas menyem- bur keluar dari ekor roket, momentum sistem tetap. Artinya momentum sebelum dan sesudah gas keluar sama. Berdasarkan hukum kekekalan momentum, besarnya kelajuan roket tergantung banyaknya bahan bakar yang digunakan dan besar kelajuan semburan gas. Hal inilah yang menyebab- kan wahana roket dibuat bertahap banyak. Hukum Kekekalan Momentum A. Tujuan Anda dapat menyelidiki hukum kekekalan momentum pada peristiwa tumbukan dua buah troli. Gambar 5.4 Sistem roket menerapkan hukum kekekalan momentum linear. Sumber: Encarta Encyclopedia 139 Momentum dan Impuls

B. Alat dan Bahan

1. Dua set pewaktu ketik ticker timer 2. Dua buah mobil-mobilan atau troli 3. Jalur atau trek mobil-mobilan 4. Dua buah kertas pita ketik 5. Neraca ohauss

C. Langkah Kerja

1. Sambungkan troli A dengan pengetik I dan troli B dengan pengetik II 2. Letakkan troli B di muka troli A sejauh ± 30 cm 3. Saat troli B diam, jalankan troli A dengan menggunakan penggerak mekanik 4. Perhatikan saat troli A menumbuk troli B, maka keduanya akan bergerak 5. Ambilkan kertas pengetik dari ticker timer I dan II pada pita I didapat kecepatan troli A sebelum dan sesudah tumbukan dan pengetik II untuk kecepatan troli B setelah tumbukan 6. Timbanglah troli A m A dan troli B m B 7. Ulangi percobaan untuk troli yang diberi beban bervariasi 8. Masukkan data hasil pengamatan ke dalam tabel seperti berikut karbon melingkar batang pegas pita ketik trek lintasan trafo 6-9 V AC lilitan troli A troli B sumber AC 140 Fisika SMAMA Kelas XI S oal Kompetensi 5.2 Tabel Hasil Pengamatan No m A m B m A m B v A v A v B v B 1. 2. 3. 4. 5. 9. Buatlah kesimpulan berdasarkan kegiatan ini 1. Apakah bandul berayun memilik momentum yang kekal? Jelaskan? 2. Sebuah mobil yang massanya 4.000 kg bergerak dengan kelajuan 72 kmjam. Berapakah besar gaya yang diperlukan untuk menghentikan mobil tersebut, jika dikehendaki mobil berhenti dalam waktu 10 sekon dan 5 sekon? 3. Sebuah benda massa 1 kg bergerak dengan kecepatan 3 ms ke arah utara. Akibat dikenai gaya, kecepatan benda berubah menjadi 7 ms pada arah yang sama. Tentukan momentum awal benda, momentum akhir benda, perubahan momentum, impuls yang diberikan pada benda, serta besar dan arah gaya tersebut jika gaya bekerja selama 0,1 sekon

C. Tumbukan

Banyak kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan konsep momentum dan impuls. Di antaranya peristiwa tumbukan antara dua kendaraan. Salah satu penggunaan konsep momentum yang penting adalah pada persoalan yang menyangkut tumbukan. Misalnya tumbukan antara partikel-partikel gas dengan dinding tempat gas berada. Hal ini dapat digunakan untuk menjelaskan sifat-sifat gas dengan menggunakan analisis mekanika. Pada bab ini Anda hanya akan mempelajari tumbukan yang paling sederhana, yaitu tumbukan sentral. Tumbukan sentral adalah tumbukan yang terjadi bila titik pusat benda yang satu menuju ke titik pusat benda yang lain. Berdasarkan sifat kelentingan atau elastisitas benda yang bertumbukan, tumbukan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali.