MOMENTUM, IMPULS DAN TUMBUKAN

M.Si selaku pembimbing yang sudah banyak memberikan

masukan dan saran. Terimakasih kepada validator atas

masukan-masukan dan saran dalam penyempurnaan pengembangan LKPD ini dan terkhusus kepada keluarga

besar MAN Salido yang sudah memberikan kesempatan

untuk melakukan pengembangan LKPD ini diMAN Salido.

Akhir kata, semoga LKPD ini dapat bermanfaat bagi

JURUSAN TADRIS IPA

KOSENTRASI FISIKA

pembaca dan dapat menambah khazanah keilmuan

FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN

khususnya bagi peserta didik kelas X MAN Salido.

UNIVERSITAS ISLAM

NEGERI (UIN)

Padang, April 2017

IMAM BONJOL PADANG

1438 H / 2017 M

Afdal Dinihaq

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING II

PETUNJUK BELAJAR

Mulailah proses pembelajaran ini dengan membaca Al-

qur’an dan doa!

Bacalah dengan teliti petunjuk belajar dalam LKPD

ini sebelum Ananda membacanya lebih lanjut.

Bacalah Buku-buku Fisika kelas X SMA dan buku- buku lain yang relevan dengan materi momentum,

impuls dan tumbukan untuk memperkuat konsep dan

pemahaman Ananda.

1. Simaklah dengan seksama kompetensi dasar dan tujuan pembelajaran yang tertera dalam LKPD ini.

2. Perhatikanlah dan pahamilah konsep yang terdapat pada lembar kegiatan peserta didik untuk membantu peguasaan

materi dan mendukung pemahaman tentang materi momentum, impuls dan tumbukan.

3. Pahamilah dan kerjakanlah setiap poin-poin kerja yang ada

dalam LKPD ini dengan teliti dan bertahap.

4. Kerjakanlah LKPD ini dalam kerja kelompok yang telah dibagi guru.

5. Kerjakanlah LKPD ini dengan teliti dan disiplin sesuai waktu yang diberikan guru.

6. Lakukanlah kegiatan Eksperimen sesuai dengan perintah guru.

Mintalah petunjuk guru jika kamu mengalami kesulitan dalam memahami konsep dan mengerjakan tugas pada

LKPD ini.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING

III

KOMPETENSI INTI, KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PEMBELAJARAN

KOMPETENSI INTI

KI 1: Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI 2: Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong

royong) kerja sama, toleran, damai), santun, responsif dan proaktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif

dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI 3: Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural

berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora, dengan wawasan kemanusian, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait,

penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait

pengembagan dari dipelajarinya disekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

KOMPETENSI DASAR

3.10 Menerapkan konsep momentum dan impuls, serta hukum kekekalan momentum dalam

kehidupan sehari-hari.

INDIKATOR

Pertemuan I

3.10.1 Mendefenisikan konsep momentum berdasarkan hasil kegiatan.

3.10.2 Menghitung besar momentum suatu benda. 3.10.3 Mendefenisikan konsep impuls berdasarkan hasil kegiatan.

3.10.4 Menghitung besar suatu impuls.

3.10.5 Menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan hubungan momentum dan

impuls.

Pertemuan II

3.10.6 Merumuskan hukum kekekalan momentum.

Pertemuan III-IV

3.10.7 Membedakan tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan

tidak lenting sama sekali.

Pertemuan V

3.10.8 Menyelesaikan permasalahan yang berkaitan dengan penerapan konsep momentum dan impuls.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING

IV TUJUAN PEMBELAJARAN

Tujuan Pembelajaran: Setelah pembelajaran ini berlangsung siswa diharapkan dapat:

Pertemuan I

Setelah melakukan diskusi yang berkaitan dengan momentum, peserta didik

dapat mendefenisikan konsep momentum. Setelah melakukan kajian literatur tentang momentum peserta didik dapat

menghitung momentum suatu benda. Setelah melakukan kegiatan yang berkaitan dengan impuls, peserta didik dapat

mendefenisikan konsep impuls. Setelah peserta didik melakukan kajian literatur tentang impuls peserta didik

dapat menghitung besar suatu impuls.

Setelah diberi penjelasan oleh guru mengenai hubungan impuls dan momentum, peserta didik dapat menyelesaikan permasalahan yang berkaitan

dengan hubungan momentum dan impuls.

Pertemuan II

Setelah melakukan kegiatan eksperimen tentang hukum kekekalan momentum,

peserta didik dapat menjelaskan prinsip hukum kekekalan momentum.

Pertemuan III-IV

Setelah melakukan kegiatan eksperimen tentang tumbukan, peserta didik dapat

membedakan jenis-jenis tumbukan. Setelah mendapat penjelasan dari guru, peserta didik dapat memecahkan

masalah yang berkaitan dengan tumbukan.

Pertemuan V

Setelah melakukan tanya jawab dengan guru, peserta didik dapat menyebutkan

contoh penerapan dari konsep momentum dan impuls. Setelah melakukan diskusi kelompok, peserta didik dapat membuat roket

sederhana dengan menerapkan hukum kekekalan momentum. Setelah melakukan tanya jawab dengan guru, peserta didik dapat menyelasaikan permasalahan yang berkaitan dengan penerapan momentum dan impuls.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 1

Momentum, Impuls, dan Tumbukan

A. Konsep Momentum dan Impuls

1. Momentum

Orientasi

Tahukah kamu bahwa konsep momentum sangat banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari! Salah satunya dapat kita lihat pada peristiwa kecelakaan di bawah ini.

Sebuah mobil bergerak dengan kecepatan tertentu kemudian menabrak sebuah rumah warga, semakin cepat mobil itu bergerak maka kerusakan yang ditimbulkan semakin besar atau semakin besar massa mobil tersebut semakin besar pula kerusakan yang ditimbulkan maka mobil dikatakan memiliki momentum yang besar. Agar bisa memahami konsep

momentum lebih mendalam, ayo kita cari tahu pada menabrak perumahan

Gambar 1. Mobil truk

kegiatan berikut !

warga

Sekilas info

Ayo, cari tahu! Momentum dalam

fisika merupakan ukuran kesukaran

dalam memberhentikan suatu benda yang

Perhatikanlah gambar beberapa mobil mewah dibawah ini:

Lamborghini-

Zenvo-ST1 Reventon

Ferrari-LaFerrari

Toyota

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 2

Perumusan Permasalahan

Berdasarkan gambar dari beberapa mobil mewah tersebut, jika 4 mobil mewah tersebut memiliki massa yang sama, namun melaju dengan kecepatan yang berbeda dengan rincian sebagai berikut:

Mobil Lamborghini-Reventon bergerak dengan kecepatan 50 m/s Mobil Ferrari-LaFerrari bergerak dengan kecepatan 70 m/s Mobil Zenvo-ST1 bergerak dengan kecepatan 90 m/s Mobil Toyota bergerak dengan kecepatan 160 m/s

Mobil mewah manakah yang paling sukar untuk dihentikan (momentum terbesar) dan mobil manakah yang memiliki momentum terkecil ?

Hipotesis

Berdasarkan permasalahan yang telah dirumuskan diatas, tulislah hipotesismu pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 3

Kegiatan 1

Ayo, buktikan!

Apakah hipotesis yang diajukan sudah benar? Untuk menguji kebenarannya lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini!

A. Tujuan : Menyelidiki hubungan massa, kecepatan dan momentum benda.

B. Hari/Tanggal :

C. Alat Dan Bahan

1. 1 bola pingpong (massa ±2,7 gram)

2. 1 bola kasti (massa ± 59 gram)

3. Pengukur panjang (rol)

D. Langkah Kerja

1. Sediakan alat dan bahan yang dibutuhkan.

2. Ambil bola kasti dan posisikan pada ketinggian tertentu.

3. Ukur ketinggian awalnya dan kemudian jatuhkan bola kelantai.

4. Setelah bola memantul, ukurlah ketinggian pantulan bola kasti tersebut.

5. Isikan hasil pengamatanmu pada tabel dibawah ini!

6. Lakukan prosedur yang sama untuk mengetahui momentum bola ping pong! (gunakan ketinggian awal yang sama antara ketinggian awal bola kasti sebelum dijatuhkan dengan ketinggian awal bola ping pong sebelum dijatuhkan).

Tabel 1. Hasil pengamatan Jenis Bola

Posisi Bola Massa(kg)

Ketinggian (m) Kecepatan (m/s) Momentum

V= 𝟐𝒈𝒉

Ketika bola

dijatuhkan Bola kasti Setelah bola memantul keatas Ketika bola

dijatuhkan

Bola Ping

Setelah bola

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 4

Dari data yang diproleh, diskusikanlah dan jawab pertanyaan berikut ini!

1. Apakah ketinggian bola sebelum dan setelah memantul berbeda?

2. Apakah ketinggian bola berpengaruh terhadap besar kecepatan

bola?

3. Apakah kecepatan berpengaruh terhadap besar momentum bola?

Jawab:

4. Bola kasti dan ping pong memiliki massa yang berbeda, bola

manakah yang memiliki momentum terbesar?

Menyimpukan

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 5

Agar pemahaman kalian lebih baik, ayo pelajari konsep berikut!

Konsep

Percobaan tersebut membuktikan bahwa massa benda dan kecepatan

yang dimiliki suatu benda berpengaruh terhadap momentum benda

tersebut.

1. Semakin besar massa dan kecepatan suatu benda maka momentum

yang dihasilkan akan semakin besar karena momentum berbanding lurus dengan massa dan kecepatan.

2. Semakin kecil massa dan kecepatan suatu benda maka semakin kecil pula momentum benda tersebut.

Momentum merupakan besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan. Momentum suatu benda yang bergerak dapat

dirumuskan: 𝒑 = 𝒎𝒗

Keterangan: 𝒑 ∶ 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑢𝑚 (𝑘𝑔 . 𝑚/𝑠) 𝑚 ∶ 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 (𝑘𝑔) 𝒗 ∶ 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑛𝑑𝑎 (𝑚/𝑠)

Kecepatan (v) merupakan besaran vektor, sehingga :

1. Untuk benda yang bergerak kekiri (v= -)

2. Untuk benda yang bergerak kekanan (v= +)

3. Untuk benda yang jatuh/bergerak kebawah (v= +) karena arah gerak benda searah dengan percepatan gravitasi bumi.

4. Untuk benda yang bergerak keatas (v= -) karena arah gerak benda berlawanan arah dengan percepatan gravitasi bumi.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 6

Ayo, pelajari contoh soal berikut!

Contoh Soal

Ingat: Dalam menyelesaiakan soal, perhatikan arah kecepatan benda, apakah

bergerak kekiri(-) atau kekanan (+).

1. Tentukanlah momentum (a) mobil bermassa 1600 kg yang bergerak ke arah kiri dengan kecepatan 10 m/s, (b) mobil bermassa 200 kg yang sedang bergerak ke kanan dengan kecepatan 60 m/s (tetapkan arah ke kanan positif dan arah ke kiri negatif)

Jawab. Diketahui

a. m = 1600 kg v = - 10 m/s

ditanya: p =...

penyelesaian:

p=mv p = 1600 kg. (-10 m/s) (karena arahnya ke kiri) p = - 16000 kgm/s

b. m = 200 kg v = 60 m/s

ditanya: p = .... penyelesaian: p=mv p = 200 kg. (+60 m/s) (karena arahnya ke kanan) p = 12000 kgm/s

2. Tentukanlah momentum sebuah sepeda motor bermassa 15 kg yang bergerak dengan kecepatan 10 m/s...

Jawab: Diketahui

m = 15 kg v = 10 m/s

ditanya: p = ....

penyelesaian:

p=mv p = 15 kg. (10 m/s)

p = 150 kgm/s

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 7

ola

2. Impuls

Orientasi

Tahukah kamu bahwa konsep impuls sebenarnya sangat dekat sekali dengan

aktifitas sehari-hari! Untuk mengetahuinya Ayo, simak bacaan berikut!

Sepak bola merupakan olahraga yang sangat mendunia, gambar disamping merupakan sebuah aksi dari bintang ternama di dunia persepak bolaan. Ya, ini adalah Messi seorang pemain ternama dari klub Barcelona. Namun, apakah

apa yang menyebabkan bola yang diam menjadi bergerak?

kamu

menyadari

sudah mengetahuinya, yaitu gaya. Bola yang diam bergerak ketika gaya tendangan bekerja pada bola yang menyentuh bola dalam selang waktu tertentu bisa jadi 1 detik atau bahkan kurang dari satu detik. Gaya tendang yang menyentuh bola dalam selang waktu tertentu itulah yang

Kamu

mungkin

Gambar 2. Aksi Lionel Messi

menyebabkan bola dapat bergerak.

Gaya tendang yang menyentuh bola dalam selang waktu tertentu yang menyebabkan bola tersebut bergerak dalam fisika disebut impuls atau dalam bahasa matematisnya impuls merupakan hasil kali antara gaya dengan selang waktu selama gaya tersebut bekerja pada benda.

Perumusan Masalah

Berdasarkan orientasi diatas, jelaskanlah dengan bahasamu sendiri;

1. Apakah yang dimaksud dengan impuls dan bagaimana cara menghitungnya?

2. Bagaimana nilai impuls (I) jika selang waktu bersentuhan antara kaki dengan bola singkat dan sebaliknya? (hubungkan dengan konsep impuls)

3. Bagaimana nilai gaya (F) yang dirasakan bola jika selang waktu bersentuhan antara kaki dan bola singkat dan sebaliknya? (hubungkan dengan konsep impuls)

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 8

Hipotesis

Berdasarkan permasalahan yang telah dirumuskan diatas, tulislah hipotesismu pada kolom dibawah ini!

Ayo, buktikan! Kegiatan 2

Untuk membuktikan hipotesis kalian mengenai konsep impuls analisislah kembali data yang sudah diperoleh dari kegiatan 1!

Tabel 2. Hasil pengamatan pada percbaan 1 Jenis Bola

Posisi Bola Massa(kg)

Ketinggian (m) Kecepatan (m/s) Momentum

V= 𝟐𝒈𝒉

Ketika bola

dijatuhkan Bola kasti Setelah bola

memantul keatas Ketika bola

dijatuhkan

Bola Ping

Setelah bola

pong

memantul keatas

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 9

Diskusikanlah data tersebut dengan teman sekelompokmu dan jawablah pertanyaan berikut!

1. Hitunglah besar impuls yang dialami kedua bola tersebut

(pelajari rumus hubungan momentum dan impuls) !

2. Semakin besar kecepatan bola jatuh kelantai maka, selang waktu (Δt) bola bersentuhan dengan lantaipun semakin singkat,

sehingga jika Δt bersentuhan antara bola dengan lantai singkat/kecil maka nilai I (impuls)

3. Semakin besar massa suatu bola maka, gayanyapun semakin besar karena, F= m.g, jika F besar maka I (impuls)

4. Jelaskanlah hubungan antara momentum dan impuls ?

Menyimpukan

Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 10

Agar pemahaman kalian lebih baik, ayo pelajari konsep berikut!

Konsep Impuls merupakan hasil kali antara gaya dengan selang waktu selama gaya tersebut bekerja pada benda.

Secara matematis dapat dirumuskan:

Ingat: impuls akan bernilai besar jika gaya dan selang waktu

yang bekerja pada benda bernilai besar. Dan gaya yang 𝑰 = 𝑭 ∆𝒕 dirasakan suatu benda akan bernilai besar jika selang waktu

sentuh antara dua benda kecil/singkat (contoh: ketika seorang

petinju bertarung, maka pukulannya akan terasa lebih sakit

jika selang waktu bersentuhan dengan wajah lawannya singkat.

Besar impuls yang bekerja pada suatu benda, sama dengan perubahan momentum yang dimiliki oleh benda tersebut. Secara matematis dirumuskan:

𝑰 = ∆𝒑 = 𝒑 𝟐 −𝒑 𝟏 sehingga

Keterangan:

I = Impuls (Ns) m = Massa (kg)

F = Gaya (N) v 2 = kecepatan akhir (m/s)

v 1 = kecepatan awal (m/s

t = waktu (s) Impuls merupakan besaran vektor. Arah impuls searah dengan arah gaya. Jika gaya berubah terhadap waktu, maka besar impuls dapat dihitung dengan:

Impuls = luas daerah dibawah grafik F-t

F(t)

Gambar 3. Grafik F-t

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 11

Kamu Harus tahu!

Surat Al-Jaatsiyah ayat 22:

Artinya: Dan Allah SWT menciptakan langit dan bumi dengan tujuan yang benar dan agar dibalasi tiap-tiap diri terhadap apa yang dikerjakannya, dan mereka tidak akan dirugikan. (QS. AL-Jaatsiyah ayat 22).

Tafsir Almaraghi menjelaskan adapun tafsir surat Al-Jaatsiyah ayat 22 adalah“ orang-orang yang berbuat kebajikan akan mendapatkan rahmat ketika hidup dan matinya, sedangkan orang- orang yang melakukan keburukan akan memperoleh rahmat semasa didunia saja. Kemudian, Allah SWT tidaklah menciptakan makhluk kecuali dengan kebenaran yang mengakibatkan adanya keadilan dan pemberian hak kepada orang yang teraniaya dari orang-orang yang berbuat aniaya, dan mengakibatkan adanya perbedaan antara orang-orang yang berbuat baik dengan orang- orang yang berbuat buruk dalam soal pembalasan. Jika hal ini terjadi semasa hidup, maka hal ini pasti terjadi dinegeri pembalasan kelak, agar setiap jiwa tidak teraniaya dengan dikurangi pahalanya atau dilipat gandakan hukumannya, dan agar dibalasi tiap-tiap diri terhadap apa yang dikerjakannya yaitu kemaksiatan dan ketaatan yang dilakukannya. Maka tidaklah sama balasan yang diterima orang kafir dan orang mukmin (dan mereka tidak akan dirugikan).

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 12

T-O-K-O-H

Rene Descrates

Rene Descrates lahir 1596 di La Haye, Touraine, Perancis. Descrates adalah anak cerdas yang

menunjukkan bakat besar terhadap matematika. Dalam usia 20 tahun, ia mendapatkan gelar dalam ilmu hukum.

Lalu ia berdinas dalam ketentaraan, mula-mula dinegeri Belanda lalu di Bavaria. Pada tahun 1619, ia mengalami

mimpi yang tidak dapat dilupakan, yaitu ia Sumber :gambar ilmuan membayangkan bahwa pada akirnya dia mampu

fisika

mengerti segala sesuatu melalui penjelasan sederhana.

Karya ilmiah Descrates yang paling terkenal adalah Discourse on

Method. Descrates memperkenalkan besaran gerakan yang bergantung kepada sesuatu selain kelajuan benda. Sebagai contoh sebuah peluru bergerak dengan

kelajuan 50 km/jam memiliki “gerakan” lebih kecil dibandingkan dengan sebuah bola bergerak dengan kelajuan yang sama. Ia mengusulkan untuk mendefenisikan besaran tertentu sebagai hasil kali antara masa dengan kelajuan.

Jumlah besaran gerak dari benda apabila tidak ada gaya yang bekerja pada sistem haruslah tetap dari waktu ke waktu. Dalam bahasa matematikanya

ditulis sebagai berikut:

Hukum kekekalan Descrates ini kemudian diuji melalui serangkaian percobaan ilmuan-ilmuan The Royal Society, seperti Robert Hooke, Cristoper

Wren, John William, dan Hans Christian Huygens. Para ilmuan tersebut akhirnya mendefenisikan besaran vektor yang diperoleh dari hasil kali massa

benda dengan vektor kecepatannya. Mereka mendefenisikan besaran vektor tersebut sebagai momentum untuk menggantikan konsep gerakan dari

Descrates. Descrates meninggal pada tahun 1889 pada usia 70 tahun. (Dikutip seperlunya dari buku Pysics For Senior High School Year XI karangan Purwoko dan Efendi, Yudistira:2010)

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 13

Evaluasi

\ Jawablah soal-soal dibawah ini dengan jawaban yang benar!

A. Pilihan Ganda

1. Pernyataan berikut yang merupakan pengertian momentum yang benar adalah….

A. Energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak

B. Hasil perkalian massa dan percepatan suatu benda

C. Hasil perkalian antara massa dan kecepatan suatu benda

D. Hasil perkalian kecepatan dan gaya yang bekerja pada suatu benda

E. Hasil perkalian antara gaya dan interval waktu selama gaya bekerja pada benda

2. Sebuah mobil bermassa 5 kg bergerak dengan kecepatan 60 m/s. momentum mobil tersebut adalah….

3. Sebuah benda bermassa 2 kg bergerak dengan energi kinetik 4 J, maka momentum benda tersebut adalah ... kg m/s.

4. Persamaan yang menyatakan hubungan antara impuls dan momentum adalah....

5. Bola yang bermassa m menumbuk dinding secara tegak lurus dengan kecepatan v. Jika bola itu memantul dari dinding juga dengan kecepatan yang sama, besarnya impuls yang dikerjakan oleh dinding pada bola adalah....

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 15

B. Hukum Kekekalan Momentum

Orientasi

Ayo, baca dan amati gambar dibawah ini !

Tahukah kamu bahwa hukum kekekalan momentum sangat banyak kita jumpai penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya adalah Alat Newton Cradle.

Gambar 4. Newton Cradle (ayunan Newton)

Apabila sejumlah pendulum ditarik dari satu sisi dan dilepaskan kembali, maka jumlah yang sama akan terlempar dari sisi yang lain dan seterusnya.

Perumusan Masalah

Bersarkan orientasi diatas, berikanlah pendapatmu kenapa apabila sejumlah pendulum ditarik dari satu sisi dan dilepaskan kembali, maka jumlah yang sama akan terlempar dari sisi yang lain dan seterusnya (hubungkanlah dengan hukum kekalan momentum).

Momentum benda-benda sebelum tumbukan dan sesudah tumbukan adalah tetap, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda itu.

Hipotesis

Tulislah hipotesismu pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 16

Contoh hukum kekekalan momentum sangat berlimpah dalam kehidupan sehari-hari. Di mana pun ada tumbukan, prinsip kekekalan

momentum sedang bekerja. Sebagai contoh, ketika bola bisbol bertabrakan

dengan tongkat pemukul, jumlah dari momentum awal dan jumlah dari momentum akhir pemukul dan bola, tetap sama. Berapapun momentum tongkat pemukul yang hilang, akan menjadi pertambahan pada bisbol.

Ketika peluru ditembakan dari pistol, pistol mundur sehingga jumlah

momentum peluru dan pistol momentum dalam arah yang berlawanan, saling meniadakan dan momentum akhir dan momentum awal sistem

menyamakan kedudukan. Satu perangkat sederhana yang menjelaskan

prinsip ini adalah ‘Newton Cradle’ gambar di atas. Ini terdiri dari manik- manik secara terpisah tergantung ditumpuk terhadap satu sama lain. Jika Anda menarik satu manik dari satu sisi dan melepaskannya, akan

bertumbukan dengan sisa manik-manik dan terhalau satu manik-manik dari

sisi lain untuk menjadikan momentum kekal. Lalu apakah hukum kekekalan momentum itu ? untuk mengetahuinya ayo baca halaman selanjutnya !

Ayo, buktikan! Kegiatan 3

Apakah hipotesis kalian sudah benar? Untuk membuktikan kebenarannya, lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini!

A. Tujuan

: Menyelidiki hukum kekekalan momentum.

B. Hari/Tanggal

C. Alat dan Bahan

1. 7-9 buah kelereng

2. Kertas

3. Rol

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 17

D. Langkah Kerja

1. Sediakan sebuah kertas dan buatlah jalur pembatas seperti gambar berikut!

Gambar 5. Jalur pembatas dari kertas

2. Susun jalur pembatas dan 4 buah kelereng , kemudian posisikan rol pada kemiringan tertentu dan letakkan 1 kelereng seperti pada Gambar berikut!

Kelereng

Rol

Gambar 6. Jalur pembatas dan rol yang sudah di letakkan 5 buah

3. Luncurkan sebuah kelereng melalui rol yang miring dan amati keadaan kelereng kelereng sebelum dan sesudah tumbukan pada jalur kertas yang sudah

dibentuk!

4. Ulangi langkah 3 untuk sisa yang ada!

Diskusikanlah hasil pengamatanmu dengan teman sekelompok dan catatlah hasil pengamatan berdasarkan pertanyaan pada kolom berikut!

1. Apa yang terjadi pada kelereng dalam jalur kertas yang sudah dibentuk, sebelum dan sesudah tumbukan?

2. Jelaskan keadaan kelereng, sebelum dan sesudah tumbukan sesuai dengan hukum kekekalan momentum !

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 18

Menyimpukan

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

Agar pemahaman kalian lebih baik, pelajarilah contoh soal berikut!

Konsep

Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa pada

peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum

tumbukan dan sesudah tumbukan adalah tetap, asalkan tidak ada gaya

luar yang bekerja pada benda-benda itu.

Secara matematis hukum kekekalan momentum dapat

dituliskan sebagai berikut:

Keterangan:

1 ,p 2 p = momentum benda 1 dan 2 sebelum tumbukan ′ ,p ′

p 1 2 = momentum benda 1 dan 2 sesudah tumbukan m 1 ,m 2 = massa benda 1 dan 2 sebelum tumbukan

v 1 ,v 2 = kelajuan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan v ′ 1 ,v ′ 2 = kelajuan benda 1 dan 2 sesudah tumbukan

Hukum kekekalan momentum bukan hanya berlaku pada tumbukan, tetapi berlaku secara umum untuk interaksi antara dua

benda, misalnya pada peristiwa ledakan dan lain-lain.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 19

Agar pemahaman kalian lebih baik, pelajarilah contoh soal berikut!

Contoh Soal

1. Sebuah peluru dengan massa 50 g dan kecepatan 1.400 m/s

mengenai dan menembus sebuah balok dengan massa 250 kg yang

diam di bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah

menembus balok 400 m/s, maka hitunglah kecepatan balok setelah tertembus peluru!

m 1 = 50 g = 0,05 kg

v 1 = 1.400 m/s v2 = 0

Ditanyakan : v' 2 =.... 2 = 250 v ′ 2 = 0,2 m/s

2. Sebuah peluru dengan massa 10 g dan kecepatan 1.000 m/s mengenai dan menembus sebuah balok dengan massa 10 kg yang diam di bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan balok setelah

tertembus peluru 0,4 m/s, maka hitunglah kecepatan peluru setelah

menembus balok!

m 1 = 10 g = 0,01 kg

m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v' 1 +m 2 v' 2

m 2 = 10 kg v 1 = 1.000 m/s v2 = 0

Ditanyakan : v' 1=....

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 20

T-O-K-O-H CHISTIAN HUYGENS

(1629-1695)

Christian Huygens adalah ahli fisika, ahli astronomi, penemu jam bandul, penemu teori gelombang

cahaya, dan masih banyak penemuan lainnya. Huygens lahir di Den Haaq, Belanda, pada tanggal 14

april 1629. Ayahnya adalah seorang diplomat bernama Consatantin Huygens.

Sampai umur 16 tahun Huygens tidak pernah duduk Sumber Jendela Iptek

di bangku sekolah. Ia didik di rumah, oleh guru

lesnya.

Baru sesudah Huygens masuk ke Universitas Leiden. Huygens ikut berperan dalam menemukan rumus yang tepat tentang hukum tumbukan

meskipun ia tak pernah menerbitkannya.

Untuk mengukur waktu kejadian-kejadian astronomis, Huygens membuat jam yang mampu mengukur waktu hingga kehitungan menit. Ia

menggunakan gerakan maju mundur yang biasa terjadi pada sebuah pendulum yang berayun untuk mengendalikan gigi-gigi jam tersebut.

Huygens mempresentasekan model jamnya yang pertama pada

pemerintah Belanda dan menggambarkannya dalam terbitan tahun 1658.

Jam pendulum tersebut dikenal dengan jam “kakek” dipakai di seluruh

dunia hampir 300 tahun. Huygens meninggal tanggal 8 Juli 1695 di Den

Haaq pada usia 66 tahun setelah banyak berkarya.

(Dikutip sepenuhnya dari buku Fisika 2 untuk SMA/MA kelas XI karangan Setya Nurachmandani, Grahadi, 2002)

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 21

Evaluasi

Jawablah soal-soal dibawah ini dengan jawaban yang benar!

1. Sebuah benda A bermassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 10 m/s, kemudian benda B bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s dibelakang benda A. Setelah beberapa saat benda B menumbuk benda A, sehingga kecepatan benda A setelah tumbukan menjadi 16 m/s. Hitunglah kecepatan benda B setelah tumbukan! Penyelesaian:

2. Sebuah peluru dengan massa 10 g keluar dari senapan mengenai dan menembus sebuah balok dengan massa 250 kg yang diam di bidang datar tanpa gesekan. Jika kecepatan peluru setelah menembus balok 400 m/s dan kecepatan balok setelah tertembus peluru adalah 0.01 m/s. Hitunglah kecepatan awal peluru keluar dari senapan! Penyelesaian:

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 22

Tahukah kamu, bahwa konsep momentum sangat banyak penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Simaklah contoh penerapan konsep momentum dan impuls dibawah ini!

Kenapa design mobil balap dibuat mudah hancur, padahal harganya selangit ?

Mobil di design 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 pengemudi lebih terjamin.

Kalau kita perhatikan bagian dalam helm, pasti akan terlihat lapisan lunak. Seperti gabus atau spons. lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya kepala kita terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak ada lapisanlunak tersbut gaya impuls akan bekerja lebih cepat sehingga walaupun memakai helm, kita akan pusing-pusing ketika terbentur

aspal.

Kenapa sarung tinju dibuatt dari bahan yang lunak? Sarung tinju yang dipakai oleh para petinju berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls ketika memukul lawannya, pukulan tersebut memiliki waktu kontak yang lebih lama dibandingkan memukul tanpa sarung tinju. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya yang bekerja juga semakin kecil sehingga sakit terkena pukulan bisa dikurangi.

Kepala palu dibuat dari bahan yang keras misalnya besi atau baja. Kenapa tidak dibuat dari kayu atau bambu? Kan lebih mudah mendapatkan kayu dan bambu, nggak mahal lagi. Palu dibuat dengan bahan yang keras agar selang waktu kontak yang terjadi menjadi lebih singkat, sehingga gaya yang dihasilkan lebihh besar. Jika gaya impuls besar maka paku yang dipukul dengan palu akan tertancap lebih dalam.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 23

C. Tumbukan

Ayo baca dan amati gambar dibawah ini!

Kecelakaan lalu lintas merupakan suatu permasalahan yang sangat sering terjadi saat

ini. Pernahkah kamu menyaksikan atau mengalami kecelakaan ? pasti setiap manusia pernah menyaksikannya baik itu secara Gambar 7. Tabrakan mobil langsung atau melalui media komunikasi. Dari gambar kecelakaan tersebut terlihat

bentuk tabrakan dari beberapa kendaraan, ada yang sama-sama terpental dan ada yang tidak terpental setelah bertabrakan. Kejadian ini sebenarnya terdapat sebuah prinsip fisika

Gambar 8. Kecelakaan kereta api yakninya tumbukan.

Tumbukan yang paling sederhana adalah 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 jenis yaitu:

1. Tumbukan lenting sempurna

2. Tumbukan lenting sebagian

3. Tumbukan tidak lenting sama sekali

Pesan Hikmah

Sungguh maha besar keagungan Allah SWT yang menjadikan segala sesuatu di alam ini tanpa suatu tujuan dan manfaat yang jelas. Maha suci Allah tuhan yang telah menciptkan berbagai sifat dialam ini termasuk sifat kelentingan dari sebuah benda yang berbeda-beda sehingga dapat dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan manusia. Coba pikirkan !

Bagaimana jika semua benda dialam ini hanya berlaku sifat dari tumbukan lenting sempurna atau bagaimana jika seandainya hanya berlaku sifat tumbukan tidak lenting sama sekali?

Jika dialam ini hanya berlaku tumbukan lenting sempurna mungkin kita tidak bisa melakukan apapun, seperti melompat mungkin kita tidak akan henti-henti jika melompat. Atau jika dialam ini hanya berlaku tumbukan tidak lenting sama sekali mungkin kita tidak akan bisa bermain bola karena bermain bola membutuhkan pantulan dari tumbukan yang dihasilkan. Pantaslah kita bersyukur atas rahmat yang deberikan Allah SWT kepada kita.

Agar lebih paham sifat ketiga jenis tumbukan ini ayo, simak materi selanjutnya!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 24

1. Tumbukan lenting sempurna

Ayo baca dan amati gambar dibawah ini!

Ayunan Newton ( Newton cradle) merupakan sebuah alat yang berfungsi menunjukkan hukum kekekalan momentum dan hukum kekalan energi, yang terdiri dari sebaris pendulum (biasanya 5), setiap pendulum tergantung dari suatu rangka dengan 2 kawat yang sama panjang. Bila sejumlah pendulum ditarik dari satu sisi dan dilepaskan kembali, maka jumlah yang sama akan terlempar dari sisi Gambar 9. Ayunan Newton yang lain dan seterusnya.

Perumusan Permasalahan

Berdasarkan orientasi diatas, yang menjadi tanda tanya besar adalah kenapa apabila sejumlah pendulum ditarik dari satu sisi dan dilepaskan kembali, maka jumlah yang sama akan terlempar dari sisi yang lain dan seterusnya dan bagaimana hubungannya dengan konsep tumbukan lenting sempurna ?

Hipotesis

Berdasarkan permasalahan yang telah dirumuskan diatas, tulislah hipotesismu pada kolom dibawah ini!

Ingat : Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 25

Tulislah hipotesismu dari hasil pengamatanmu di sini!

Ayo, cari tahu!

Kegiatan 4

Apakah hipotesis kalian sudah banar? Untuk membuktikannya, lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini!

A. Tujuan

: Menyelidiki sifat/jenis tumbukan

B. Hari/Tanggal

C. Alat dan bahan

1. 5 buah Bola identik

2. Benang

3. dua buah batang mendatar

D. Langkah kerja

1. Susunlah lima bola identik atau lebih yang bergantung vertikal pada dua batang mendatar dengan menggunakan dua utas benang.

2. Dalam keadaan diam kelima bola tersebut

harus saling bersentuhan (lihat gambar).

3. Tarik bola 1 menjadi lebih tinggi dari bola yang lainnya dan lepaskan, amatilah apa yang terjadi!

4. Tarik bola 1 dan 2 secara bersamaan dan lepaskan, kemudian amatilah apa yang terjadi!

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 26

Diskusikanlah hasil pengamatanmu dengan teman sekelompok dan catatlah hasil pengamatan berdasarkan pertanyaan dibawah ini!

1. Apakah yang terjadi pada bola sebelum dan sesudah tumbukan?

2. Jelaskanlah keadaan bola sebelum dan sesudah tumbukan sesuai dengan syarat tumbukan lenting sempurna!

Menyimpukan

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 27

Agar pemahaman kalian lebih baik ayo, pelajari konsep berikut!

Konsep

m 1 v 1 2 v m 2 Dua buah benda dikatakan mengalami tumbukan lenting

sempurna jika pada tumbukan itu

tidak terjadi kehilangan energi kinetik. Jadi, energi kinetik total

Tabrakan/Tumbukan

kedua benda sebelum dan sesudah

tumbukan adalah tetap.

G ambar10. Tumbukan dua buah benda

Pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku :

a. Hukum Kekekalan Momentum

Hukum Kekekalan Momentum m 1 v 1 +m 2 v 2 = m 1 v ’ 1 +m 2 v ’ 2 m 1 v 1 -m 1 v ’ 1 = m 2 v ’ 2 -m 2 v 2 -m 1 (v ’ 1 -v 1 ) =m 2 (v ’ 2- v 2 ) …. (1)

b. Hukum kekekalan energi kinetik (Ek 1 + Ek 2 = Ek 1’ + Ek 2’ ) Hukum Kekekalan Energi Kinetik ½m 1 v 1 2 +½m 2 v 2 2 =½m 1 v ’ 1 2 +½m 2 v ’ 2 2

- (m 1 v ’ 1 2 -m 1 v 1 2 ) =m 2 v ’ 2 2 -m 2 v 2 2 -m 1 (v ’ 1 2 -v 1 2 ) = m 2 (v ’ 2 2 -v 2 2 )  selisih 2 kuadrat -m 1 (v ’ 1 +v 1 ) (v ’ 1 -v 1 ) =m 2 (v ’ 2 + v 2 ) (v ’ 2- v 2 ) ….(2) Persamaan (2) dibagi persamaan (1)

v ’ 1 +v 1 =v 2’ + v 2

v ’ 1 - v ’ 2 = v 2 -v 1 v ’ 1 - v ’ 2 = - (v 1 - v 2 )

Jadi pada tumbukan lenting sempurna

’ v 2 –v ’ 1 = - (v 2 -v 1 )

c. Koefisien Restitusi (e) e = 1

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 28

Agar pemahaman kalian lebih baik, pelajarilah contoh soal berikut!

Contoh Soal

Sebuah bola bemassa 4 kg bergerak dengan kecepatan 16 m/s menumbuk lenting sempurna bola lain bermasa 6 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Hitunglah kecepatan bola setelah bertumbukan jika kedua benda bergerak searah!

Diketahui:

𝑚 1 = 4 kg 𝑚 2 = 6 kg

1 = 16 m/s 𝑣

𝑣 2 = 10 m/s

Ditanya: 𝑣 ′ 1 𝑑𝑎𝑛 𝑣 ′ 2 = .... Jawab :

𝑣 ′ 2 −𝑣 ′ 1 = -( 𝑣 ′ 2 −𝑣 ′ 1 )

𝑣 ′ 2 −𝑣 ′ 1 = - (16-10) 𝑣 ′ 2 −𝑣 ′ 1 = -6

Ingat, pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekalan momentum.

Persamaan (1) disubsitusikan ke persamaan (2):

124 = 4 𝑣 ′ 1 +6 𝑣 ′ 1 + 36 124-36 = 10 𝑣 ′ 1 10 𝑣 1 = 88

′ 𝑣 1 = 88/10=8,8 m/s

Hasil ini kita substitusikan kepersamaan (1)

𝑣 ′ 2 = 8,8 + 6 = 14,8 m/s

Jadi, kecepatan bola pertama dan kedua setelah tumbukan adalah 8,8 m/s dan 14,8 m/s

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 29

2. Tumbukan Lenting Sebagian

Orientasi

Tahukah kamu bahwa konsep tumbukan lenting sebagian sebenarnya sangat dekat sekali dengan aktifitas sehari-hari! Untuk mengetahuinya

Ayo, simak bacaan berikut!

Permainan bola basket merupakan olah raga yang sangat menyenangkan. Ketika sebuah bola basket di drible maka lama kelamaan jika bola didiamkan kecepatan bola akan berkurang. Peristiwa tersebut disebut tumbukan lenting sebagian, karena setelah bertumbukan dengan lantai lama kelamaan kecepatan bola berkurang, apabila tetap dibiarkan tidak diberikan gaya maka lama

Gambar 11. Aksi Michel Jhordan

kelamaan bola tersebut akan berhenti.

Perumusan masalah

Setelah dibiarkan beberapa saat setelah di dribel kelantai lama- kelamaan kecepatan bola basket dan tinggi pantulannya akan

berkurang. Berikanlah alasanmu apakah yang menyebabkan kecepatan dan tinggi pantulan bola basket tersebut berkurang ?

Hipotesis

Berdasarkan perumusan masalah diatas, tulis hipotesismu pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 30

Ayo, cari tahu!

Kegiatan 5

Apakah hipotesis kalian sudah benar ? Untuk membuktikan hipotesis kalian mengenai konsep tumbukan lenting sebagian, lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini!

A. Tujuan

: Menyelidiki jenis dan sifat dari tumbukan

B. Hari/Tanggal

C. Alat dan Bahan

: Bola ping pong

D. Langkah Kerja

1. Jatuhkan bola pada ketinggian tertentu diatas lantai sebagai ℎ 1 !

2. Ukur ketinggian pantulan bola sebagai ℎ 2 !

3. Ulangi langkah 1-2 sebanyak 5 kali!

4. Ubah ketinggian h, ulangi langkah 2-3!

5. Catat hasil pengukuran pada tabel berikut! Tabel 3. Hasil Pengamatan

No.

Ketinggian awal ℎ 1 (m)

Ketinggian pantulan ℎ 2 (m)

Diskusikanlah hasil pengamatanmu dengan teman sekelompok dan catatlah hasil pengamatan berdasarkan pertanyaan dibawah ini!

1. Apakah ketinggian bola ping pong berubah beberapa saat setelah kamu menjatuhkannya?

2. Tentukan nilai koefisien restitusi bola pingpong dengan persamaan ℎ 𝑒= 2

3. Jika ketinggian awal dirubah, apakah mempengaruhi nilai e?

4. Apakah percobaan ini termasuk contoh tumbukan lenting sebagian

berikan alasan kalian?

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING

Menyimpukan

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

Agar pemahaman kalian lebih baik, pelajarilah konsep dan contoh soal

berikut!

Konsep

Pada tumbukan lenting sebagian berlaku :

a. Berlaku hukum Kekekalan Momentum m 1 v 1 +m 2 v 2 = m 1 v ’ 1 +m 2 v ’ 2

b. Tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik

c. 0<e<1

d. Nilai koefesien restitusi (e) untuk kasus benda jatuh bebas dapat dilihat pada persamaaan berikut:

𝑣 1 Bola pingpong

Lantai 𝑣 ′

ℎ 2 𝑣 ′ 2 =0 (karna diam)

𝒆= Sehingga:

Ingat konsep gerak jatuh bebas:

1. V benda jatuh kebawah =

2𝑔ℎ (tanda + menunjukkan

arahnya searah dengan gravitasi

2. V keatas = -

berlawanan arah gravitasi bumi)

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 32

1. Sebuah bola A massanya 4 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan

10 m/s disusul oleh bola B yang massanya 2 kg yang bergerak kearah kanan dengan kecepatan 20 m/s. Jika tumbukan adalah

lenting sebagian dengan koefisien elastic e = 0,8, dan kecepatan gerak bola A setelah tumbukan adalah 16 m/s hitunglah kecepatan bola B setelah tumbukan!

Diketahui: m A = 4 kg dan v A = 10 m/s

m B = 2 kg dan v B = 20 m/s

e = 0,8 dan v A ’ = 16 m/s

Ditanya:

v B ’ = ....

Penyelesaian: m A v A +m B v B = m A v A’ +m B v B’

(4 kg)(10 m/s)+(2 kg)(20 m/s)= 4(16)+2v B ’ 40+40 = 64 +2v B ’

80-64 = 2v B ’

16 = 2v B ’

’=8 m/s

Jadi, kecepatan bola B setelah tumbukan adalah 8 m/s

2. Sebuah bola dilepaskan dari ketinggian 8 m. Setelah menumbuk lantai, bola memantul dan mencapai ketiggian 5 m. Hitunglah

koefisien restitusi pantulan dan ketinggian setelah pantulan kedua!

Diketahui:

a. ℎ 1=8 𝑚

b. ℎ 2=5 𝑚

Ditanyakan

a. e = ....

b. ℎ 3 = ....

Jawab:

a. Koefisien restitusi (e)

e=

b. Ketinggian pantulan ketiga ℎ e= 3

ℎ 3 = 3,12 m

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 33

3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

Orientasi

Tahukah kamu bagaimana cara mengukur kecepatan sebuah

peluru? Untuk mengetahuinya Ayo, simak bacaan berikut!

Apakah kamu pernah melihat alat ini? Ya, ini adalah pendulum balistik. Pendulum balistik merupakan alat yang digunakan untuk mengukur laju proyektil seperti peluru. Sebuah balok besar yang terbuat dari kayu atau bahan lainnya tergantung seperti pendulum. Setelah itu, sebutir peluru ditembakkan pada balok tersebut biasanya

Gambar 12. Pendulum balistik

peluru tertanam dalam balok.

Sebagai akibat dari tumbukan tersebut, peluru dan balok bersama-sama terayun keatas sampai ketinggian tertentu (ketinggian maksimum).

Perumusan masalah

Pada saat peluru ditembakkan pada pendulum balistik terdapat sebuah prinsip tumbukan tidak lenting sama sekali, apakah yang dimaksud tumbukan tidak lenting sama sekali? dan jelaskanlah konsep tumbukan tidak lenting lenting sama sekali berdasarkan orientasi diatas?

Hipotesis

Silahkan ajukan hipotesis kalian pada kolom dibawah ini !

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 34

Kegiatan 6

Ayo, cari tahu!

Apakah hipotesis kalian sudah benar ? Untuk membuktikan kebenarannya,

lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini!

A. Tujuan

: Menyelidiki jenis dan sifat dari tumbukan

B. Hari/Tanggal

C. Alat dan Bahan

: Kelereng dan plastisin

D. Langkah Kerja

1. Sediakan satu kelereng dan segumpal plastisin.

2. Letakkan pastisin dan kelereng diposisi yang berlawanan.

3. Buatlah kedua benda bertumbukan.

Kelereng plastisin

4. Amati yang terjadi! Diskusikanlah hasil pengamatanmu dengan teman sekelompok dan

catatlah hasil pengamatan berdasarkan pertanyaan dibawah ini!

1. Apakah setelah bertumbukan plastisin dan kelereng menyatu?

2. Bagaimana kecepatan plastisin dan kelereng setelah bertumbukan? Apakah sama?

Menyimpukan

Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan, berikanlah kesimpulan kalian pada kolom dibawah ini!

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 35

Agar pemahaman kalian lebih baik, pelajarilah konsep dan contoh soal

berikut!

Konsep

a. Pada tumbukan ini kecepatan kedua benda setelah tumbukan sama

b. Berlaku hukum Kekekalan Momentum

c. Tidak berlaku hukum kekekalan energi kinetik

d. e = 0

Contoh Soal

Sebuah balok yang massanya 5 kg bergerak ke kanan dengan kecepatan 5 m/s kemudian dari arah yang berlawanan datang sebuah balok bermassa 7

kg dengan kecepatan 10 m/s. kemudian kedua balok itu bertumbukan tidak

lenting sama sekali. Berapakah kecepatan kedua balok tersebut setelah tumbukan?

Diketahui: m 1 = 5 kg , v 1 = 5 m/s (kekanan) m 2 = 7 kg , v 2 = -10 m/s (kekiri) Ditanya: v 1 ’ dan v 2 ’ =....

Penyelesaian:

m 1 v 1 +m 2 v 2 = (m 1 +m 2 )v ’ (5 kg)(5 m/s)+(7 kg)(- 10 m/s)= (5+7) v’

25- 70 = 12 v’ - 45 = 12 v’

v’ = - 3, 75 m/s

Jadi, kecepatan kedua bola setelah tumbukan adalah 3,75 m/s kekiri.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 36

Evaluasi

Jawablah soal-soal dibawah ini dengan jawaban yang benar!

6. Pernyataan yang benar dari kalimat dibawah ini, kecuali….

A. Pada tumbukan lenting sebagian koefisien restitusinya berkisar antara

B. Pada tumbukan lenting sempurna kedua benda setelah tumbukan bergerak bermassa dengan arah yang sama

C. Pada tumbukan lenting sebagian dan tidak lenting sama sekali tidak berlaku hukum kekekalan energy mekanik

D. Pada tumbukan lenting sempurna, tidak lenting sama sekali dan lenting sebagian selalu berlaku hukum kekekalan momentum

E. Pada tumbukan lenting sempurna koefisien restitusi e = 1 dan pada tumbukan tidak lenting sama sekali koefisien restitusinya e = 0

7. Dua buah balok dengan massa masing-masing m 1 = 1 kg dan m 2 = 3 kg bergerak berlawanan arah, masing-masing dengan kecepatan v 1 = 3 m/s dan v 2 = 2 m/s. Hitunglah kecepatan benda pertama setelah tumbukan jika v 2 ’ = 0,5 m/s (tumbukannya lenting sempurna)....

8. Sebuah balok yang massanya 5 kg bergerak kenanan dengan kecepatan 5 m/s kemudian dari arah yang berlawanan datang sebuah balok bermassa 7 kg dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian kedua bola itu berumbukan tidak lenting sama sekali. Berapakah kecepatan kedua balok setelah tumbukan....

A. 3,75 m/s

B. 4,75 m/s

C. 5,75 m/s

D. 6,75 m/s

E. 7,75 m/s

9. Troli A dan B massanya masing-masing 1 kg dan 4 kg bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing 10 m/s dan 2 m/s. Jika setelah tumbukan troli

B berhenti, maka kecepatan terpentalnya troli A adalah... m/s.

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 37

10. Dua bola biliar dengan massa identik bergerak saling mendekat dengan kecepatan awal bola A 30 cm/s kekanan dan bola B 20 cm/s kekiri. Kemudian kedua bola itu bertumbukan lenting sempurna. Berapakah kecepatan bola A dan arahnya sesudah bertumbukan....

A. 20 cm/s ke kiri

B. 25 cm/s ke kiri

C. 30 cm/s ke kekiri

D. 20 cm/s ke kanan

E. 30 cm/s ke kanan

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 38

D. Aplikasi Konsep Momentum dan Impuls

1. Roket

Orientasi

Ayo, baca dan amati gambar dibawah ini!

Tahukah kamu bahwa konsep momentum dan impuls sangat banyak kita jumpai penerapannya dalam kehidupan kita sehari-hari. Salah satu contohnya adalah pada roket.

Roket sangat sering kita saksikan dalam film-film perang sebagai peluru kendali. Namun, itu hanyalah salah satu jenis dari roket yang kita ketahui. Roket merupakan wahana luar angkasa, peluru kendali, atau kendaraan terbang yang mendapatkan dorongan melalui reaksi

Gambar 13. Peluncuran roket luar angkasa. roket terhadap keluarnya secara cepat bahan fluida dari keluaran mesin roket. Aksi dari keluaran dalam ruang bakar

dan nozle pengembang, mampu membuat gas mengalir dengan kecepatan hipersonik sehingga menimbulkan dorongan reaktif yang besar untuk roket (sebanding dengan reaksi balasan sesuai dengan hukum pergerakan Newton ke-

3 dan hukum kekekalan momentum).

Perumusan masalah

Berdasarkan orientasi diatas ajukanlah hipotesismu kenapa roket bisa terbang dan kenapa roket bisa terbang dengan seimbang ? bagaimanakah hubungannya dengan konsep momentum dan impuls ?

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 39

Hipotesis

Berdasarkan perumusan masalah tersebut, tulislah hipotesis kalian pada kolom dibawah ini!

Kegiatan 7

Ayo, cari tahu!

Apakah hipotesis kalian sudah benar ? Untuk membuktikan hipotesis kalian mengenai pengaplikasian konsep momentum dan impuls pada roket, lakukanlah eksperimen sederhana dibawah ini.

Membuat Roket Air dari Botol Aqua Bekas

Gambar 14. Sumber : gambar perlombaan roket air Perlombaan roket air

A. Tujuan

: Menyelidiki hukum kekekalan momentum pada roket.

B. Hari/Tanggal

C. Alat dan Bahan

1. Botol minuman bekas berukuran besar,

2. Kertas hias

T-IPA FISIKA IAIN IMAM BONJOL PADANG 2016/2017

FISIKA KELAS X MAN SALIDO LKPD BERBASIS INKUIRI TERBIMBING 40

3. Karton untuk sirip roket.