Animasi MoMentuM LiNear

MOMENTUM LINEAR DAN IMPULS

           Bila anda 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 blog 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 blog ini hanya akan dibahas momentum linear. Selain momentum linear akan dibahas juga besaran Impuls gaya (I) dan hukum kekekalan momentum linear, serta tumbukan.
         Untuk melihat animasi tentang momemtum linear dan impuls silahkan klik di sini , PPT nya silahkan download di sini, dan PDF nya silakan download lagi di sini . Serta untuk DOC nya silahkan download disini.

1. Pengertian Momentum
          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
p adalah momentum (besaran vektor), m massa (besaran skalar) dan v kecepatan (besaran vektor). Bila dilihat persaman, arah dari momentum selalu searah dengan arah kecepatannya. Satuan momentum dalam SI adalah : kg.m/s
Contoh Soal :
1. Sebuah mobil dengan massa 2000 kg, mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan awal 20 m/s ke utara. Setelah beberapa saat, mobil tersebut direm dan setelah 10 detik kecepatannya berkurang menjadi 5 m/s. Tentukan
a. Momentum awal mobil
b. Momentum mobil setelah direm. (setelah 10 detik)
c. Perubahan momentumnya setelah direm
Diketahui :
m = 2000 kg          v = 5 m/s
v0 = 20 m/s            t = 10 s
Ditanya : p0? pt? dan Δp?
Jawab
Karena momentum merupakan besaran vektor, maka harus ditetapkan terlebih dahulu arah positifnya (pemilihan ini boleh sembarang). Misalkan arah ke utara kita ambil sebagai arah positif. Oleh karena itu
a. Momentum awal mobil :
po = m vo
     = 2000 kg x 20 m/s
     = 40000 kg m/s
     arah po ke utara
b. Momentum akhir :
pt = m vt
    = 2000 kg x 5 m/s
    = 10000 kg m/s
    arah pt ke utara
c. Perubahan momentum bisa dinotasikan sebagai Δp :
Δp = pt – po
      = 10000 kg m/s - 40000 kg m/s
      = -3000 kg m/s
perubahan momentum mempunyai tanda negatif, berarti arahnya ke selatan.

2. Impuls
          Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan lamanya gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis:
                                                  I = F . Δt
Besar gaya disini konstan, bila besar gaya tidak konstan maka penulisannya akan berbeda.

3. Impuls sama dengan perubahan Momentum
           Sebuah benda bermassa m mula-mula bergerak dengan kecepatan v1 dan kemudian pada benda bekerja gaya sebesar F searah kecepatan awal selama Δt, dan kecepatan benda menjadi v2
Untuk menjabarkan hubungan antara Impuls dengan perubahan momentum, akan kita ambil arah gerak mula-mula sebagai arah positif dengan menggunakan Hukum Newton II.
                                                  F = m a
                                                     = m (v2 – v1) Δt
                                             F Δt = m v2 - m v1
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:
                                              F Δt = m v2 - m v1 8.6
                                                   I = p2 - p1
                                                   I = Δp

4. Tumbukan dan Hukum Kekekalan Momentum
           Pada sebuah tumbukan selalu melibatkan paling sedikit dua buah benda. Misal bola biliar A dan B. Sesaat sebelum tumbukan bola A, bergerak mendatar ke kanan dengan momentum mAvA, dan bola B bergerak kekiri dengan momentum mBvB
Gambar tumbukan dua buah benda

Momemtum sebelum tumbukan adalah :
 p = mAvA + mBvB
dan momentum sesudah tumbukan
 p’ = mAv’A + mBv’B
Sesuai dengan hukum kekelan 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
                                                     PA + pB = pAI+ pBI
atau
                                                    mA vA+ mB vB = mA vAI + mB vBI 8.8
pA, pB = momentum benda A dan B sebelum tumbukan
pAI, pBI = momentum benda A dan B sesudah tumbukan
perlu diingat bahwa penjumlahan di atas adalah penjumlahan vector

5. Jenis-jenis Tumbukan
           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 lenting sebagian
3. Tumbukan tidak lentingsama sekali