Pengertian Momentum Dan Impuls, Aturan Kekekalan, Energi, Tumbukan, Aplikasi Kehidupan, Rumus, Pola Soal, Kunci Jawaban

Pengertian Momentum dan Impuls, Hukum Kekekalan, Energi, Tumbukan, Aplikasi Kehidupan, Rumus, Contoh Soal, Kunci Jawaban - Pernahkah anda melihat seorang atlet golf yang memukul bola golf dengan memakai tongkat sehingga bola tersebut terpental jauh hingga beberapa ratus meter? Seperti yang terlihat pada gambar, bola golf yang mulanya diam, akan bergerak dengan kecepatan tertentu, bukan? Peristiwa apa yang dialami bola golf tersebut? Tahukah Anda prinsip dasar yang menjelaskan insiden ini? Peristiwa ketika Anda memukul dan menendang benda, atau insiden gesekan antara dua benda sanggup dijelaskan dengan konsep Fisika, yaitu momentum dan impuls. Bagaimanakah konsep Fisika yang bekerja pada sebuah gesekan mobil? Dalam hal apa sajakah konsep momentum dan impuls ini diterapkan?

Peristiwa ketika Anda memukul dan menendang benda, atau insiden gesekan antara dua benda sanggup dijelaskan dengan konsep Fisika, yaitu momentum dan impuls. [1]

Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, dalam penggalan ini akan dibahas materi momentum dan impuls, Hukum Kekekalan Momentum, serta aplikasi keduanya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.

Pada penggalan ini, Anda akan diajak untuk sanggup menganalisis tanda-tanda alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik dengan cara memperlihatkan kekerabatan antara konsep impuls dan momentum untuk menuntaskan problem tumbukan.

A. Momentum dan Impuls

1. Momentum

Sebuah truk bermuatan penuh akan lebih sulit untuk berhenti daripada sebuah kendaraan beroda empat kecil, walaupun kecepatan kedua kendaraan itu sama. Kenapa demikian? Dalam pengertian fisisnya dikatakan bahwa momentum truk lebih besar daripada mobil. Secara Fisika, pengertian momentum yakni hasil kali antara massa benda (m) dan kecepatannya (v), yang dituliskan sebagai berikut.

p = m x v                       (1-1)

dengan:

m = massa benda (kg),

v = kecepatan benda (m/s), dan

p = momentum benda (kgm/s).

Gambar 1. Mobil bermassa m, bergerak dengan kecepatan v. Momentumnya p = m x v.

Dari Persamaan (1–1) tersebut, sanggup dilihat bahwa momentum merupakan besaran vektor alasannya yakni mempunyai besar dan arah.

Contoh Soal 1 :

Sebuah kendaraan beroda empat bermassa 1.500 kg bergerak dengan kecepatan 36 km/jam. Berapakah momentum kendaraan beroda empat tersebut?

Kunci Jawaban :

Diketahui: m = 1.500 kg dan v = 36 km/jam.

m = 1.500 kg

v = 36 km/jam = 10 m/s

Momentum mobil: p = mv = (1.500 kg)(10 m/s) = 15.000 kgm/s.

Contoh Soal 2 :

Perhatikan data berikut ini.

a. Mobil bermassa 2.000 kg yang berisi seorang penumpang bergerak dengan kecepatan 72 km/jam.

b. Seseorang mengendarai motor bermassa 100 kg dengan kecepatan 108 km/jam.

c. Seseorang naik motor bermassa 100 kg dan membonceng seorang lainnya, bergerak dengan kecepatan 54 km/jam.

Jika massa orang 50 kg, data manakah yang mempunyai momentum terbesar?

Kunci Jawaban :

Diketahui : m_mobil = 2.000 kg, m_motor = 100 kg, v_{motor ke–2} = 54 km/jam = 15 m/s,

v_{motor ke–1} = 108 km/jam = 30 m/s, dan v_mobil =72 km/jam = 20 m/s

a. Momentum kendaraan beroda empat dengan seorang penumpang:

p_mobil = (m_orang + m_mobil)(v_mobil)

p_mobil = (50 kg + 2.000 kg)(20 m/s) = 41.000 kgm/s

b. Momentum motor dengan seorang pengendara:

p_motor = (mo_rang + m_motor)(v_{motor ke–1})

p_motor = (50 kg + 100 kg)(30 m/s) = 4.500 kgm/s

Jadi, momentum yang terbesar yakni momentum yang dimiliki oleh motor dengan seorang pengendara, yaitu 4.500 kgm/s.

Contoh Soal 3 :

Benda A dan benda B masing-masing bermassa 2 kg dan 3 kg, bergerak saling tegak lurus dengan kecepatan masing-masing sebesar 8 m/s dan 4 m/s. Berapakah momentum total kedua benda tersebut?

Kunci Jawaban :

Diketahui: mA = m_A = 2 kg, m_B = 3 kg, v_A = 8 m/s, dan v_B = 4 m/s.

p_A = m_Av_A = (2 kg)(8 m/s) = 16 kgm/s

p_B = m_Bv_B = (3 kg)(4 m/s) = 12 kgm/s

Momentum yakni besaran vektor sehingga untuk menghitung besar momentum total kedua benda, digunakan penjumlahan vektor:

p_total = (pA₂ + pB₂)^1/2 = [(16 kgm/s)² + (12 kgm/s)²]^1/2 = 20 kgm/s.

2. Impuls

Cobalah Anda tendang sebuah bola yang sedang diam. Walaupun kontak antara kaki Anda dan bola hanya sesaat, namun bola sanggup bergerak dengan kecepatan tertentu. Dalam pengertian momentum, dikatakan bahwa pada bola terjadi perubahan momentum tanggapan adanya gaya yang diberikan dalam selang waktu tertentu. Gaya ibarat ini, yang hanya bekerja dalam selang waktu yang sangat singkat, disebut gaya impulsif.

Gambar 2. Gaya yang diberikan pada bola tenis hanya bekerja dalam selang waktu singkat. Gaya ini menjadikan bola tenis bergerak dengan kecepatan dan lintasan tertentu. [2]

Oleh alasannya yakni itu, perkalian antara gaya dan selang waktu gaya itu bekerja pada benda disebut impuls. Secara matematis, dituliskan sebagai

I = F Δt (5–2)              (1–2)

Besarnya impuls sanggup dihitung dengan memakai grafik kekerabatan gaya F terhadap waktu t (grafik F – t). Perhatikan Gambar 3. berikut.

Gambar 3. Luas tempat di bawah grafik F – t memperlihatkan impuls yang dialami benda.

Gaya spontan yang bekerja pada benda berada pada nilai nol saat t₁  Kemudian, gaya tersebut bergerak ke nilai maksimum dan balasannya turun kembali dengan cepat ke nilai nol pada saat t₂  Oleh alasannya yakni luas tempat di bawah kurva gaya spontan sama dengan luas persegipanjang gaya rata-rata ( F )yang bekerja pada benda, grafik kekerabatan antara F dan t sanggup digambarkan sebagai besar impuls yang terjadi pada benda.

Jika gaya yang diberikan pada benda merupakan suatu fungsi linear, impuls yang dialami oleh benda sama dengan luas tempat di bawah kurva fungsi gaya terhadap waktu, ibarat terlihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Impuls = luas tempat yang diarsir.

Dengan memerhatikan Persamaan (1–2), Anda sanggup menyimpulkan bahwa gaya dan selang waktu berbanding terbalik. Perhatikan Tabel 1. berikut.

Tabel 1. Kombinasi antara Gaya dan Waktu yang Dibutuhkan untuk Menghasilkan Impuls Sebesar 100 Ns

Gaya (N)	Waktu (s)	Impuls (Ns)
100	1	100
50	2	100
25	4	100
10	10	100
4	25	100
2	50	100
1	100	100
0,1	1.000	100

Besarnya impuls yang dibuat yakni sebesar 100 Ns, namun besar gaya dan selang waktu gaya tersebut bekerja pada benda bervariasi. dari Tabel 1. tersebut, sanggup dilihat bahwa kalau waktu terjadinya tumbukan semakin besar (lama), gaya yang bekerja pada benda akan semakin kecil. oleh alasannya yakni itu, sanggup disimpulkan bahwa waktu kontak antara gaya dan benda sangat memengaruhi besar gaya yang bekerja pada benda ketika terjadi tumbukan.

Catatan Fisika :

Pesawat Luar Angkasa

Peluncuran Pesawat Luar Angkasa AS, Columbia. [3]

Pesawat luar angkasa yang akan bergerak menuju orbit harus mendapatkan momentum yang sangat besar biar kecepatannya bisa mengatasi percepatan gravitasi Bumi. Oleh alasannya yakni itu, mesin pesawat harus bisa mengeluarkan gaya dorong yang sangat besar (sekitar 30 × 10⁶ N). (Sumber: Jendela Iptek, 1997)

3. Hubungan antara Impuls dan Perubahan Momentum

Pada pelajaran sebelumnya, telah Anda ketahui bahwa kalau pada sebuah benda bermassa m, bekerja sebuah gaya F yang besarnya tetap selama t sekon, pada benda itu berlaku persamaan

v_t = v₀ + aΔt

dengan a = F/m (Hukum II Newton) sehingga v_t = v₀ + (F/m) Δt

v_t = v₀ + (F/m) Δt

sehingga :

FΔt = m(v_t – v₀)                                       (1–3)

dengan: 

mv₀ = momentum awal, dan

mv_t = momentum akhir.

Oleh alasannya yakni FΔt = impuls dari gaya F, Persamaan (1–3) sanggup diartikan bahwa impuls suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut. Secara matematis dituliskan sebagai :

I = Δp                                                     (1–4)

Contoh Soal 4 :

Sebuah benda yang massanya 0,5 kg berada dalam keadaan diam. Kemudian, benda tersebut dipukul dengan gaya sebesar F sehingga benda bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Jika pemukul menyentuh benda selama 0,01 sekon, tentukanlah:

a. perubahan momentum benda, dan

b. besarnya gaya F yang bekerja pada benda.

Kunci Jawaban :

Diketahui: m = 0,5 kg, v = 10 m/s, dan Δt = 0,01 s.

a. Perubahan momentum ( Δp):

Δp = mv – mv₀ = (0,5 kg)(10 m/s) – (0,5 kg)(0 m/s) = 5 Ns

b. Besarnya gaya F:

F Δt = mv – mv₀

F(0,01 s) = 5 Ns → F = (5 Ns / 0,01 s) = 500 newton.

Contoh Soal 5 :

Sebuah benda bermassa 2 kg berada dalam keadaan membisu di permukaan meja yang licin. Kemudian, benda itu digerakkan secara mendatar oleh sebuah gaya mendatar F. Gaya tersebut berubah terhadap waktu berdasarkan F = 30 – 6t, dengan t dalam s dan F dalam N. Tentukanlah:

a. grafik kekerabatan gaya (F) terhadap waktu (t),

b. impuls yang bekerja pada benda tersebut, dan

c. kecepatan benda setelah 5 sekon.

Kunci Jawaban :

Diketahui: m = 2 kg dan F = 30 – 6t.

a. Grafik kekerabatan gaya (F) terhadap waktu (t) dari persamaan F = 30 – 6t yakni sebagai berikut.

b. Impuls = luas tempat di bawah kurva

Impuls = luas segitiga

Impuls = 1/2 (5 s)(30 N) = 75 Ns

c. Kecepatan benda setelah 5 sekon ditentukan dengan persamaan berikut.

Impuls = perubahan momentum

F Δt = mv – mv₀

75 Ns = (2 kg)(v) – (2 kg)(0 m/s)

v = 37,5 m/s

Catatan Fisika :

Ayunan balistik digunakan untuk mengukur kecepatan peluru dengan cara menembakkan peluru bermassa m ke balok kayu yang tergantung bebas bermassa m. Apabila simpangan ayunan diukur, akan didapatkan momentum tumbukan antara peluru dan balok kayu sehingga kecepatan peluru sanggup diukur.

B. Hukum Kekekalan Momentum

1. Hukum Kekekalan Momentum

Dua benda sanggup saling bertumbukan, kalau kedua benda bermassa m₁ dan m₂ tersebut bergerak berlawanan arah dengan kecepatan masing-masing v₁ dan v₂  Apabila sistem yang mengalami tumbukan itu tidak mendapatkan gaya luar, berdasarkan Persamaan (1–4) diketahui bahwa apabila F = 0 maka Δp = 0 atau p = konstan. Dengan demikian, didapatkan bahwa jumlah momentum benda sebelum tumbukan akan sama dengan jumlah momentum benda setelah tumbukan. Hal ini disebut sebagai Hukum Kekekalan Momentum. Perhatikanlah Gambar 5.

Gambar 5. Urutan gerak dua benda bermassa m1 dan m2 mulai dari sebelum tumbukan hingga sehabis tumbukan.

Sebelum tumbukan, kecepatan masing-masing yakni benda v₁ dan v₂. Sesudah tumbukan, kecepatannya menjadi v₁' dan v₂'. Apabila F₁₂ adalah gaya dari m₁ yang digunakan untuk menumbuk m₂, dan F₂₁ adalah gaya dari m₂ yang digunakan untuk menumbuk m₁ maka berdasarkan Hukum III Newton diperoleh kekerabatan sebagai berikut:

F(_aksi) = –F(_reaksi) atau F₁₂ = –F₂₁. Jika kedua ruas persamaan dikalikan dengan selang waktu Δt maka selama tumbukan akan didapatkan:

F₁₂Δt = –F₂₁Δt

Impuls ke-1 = –Impuls ke-2

(m₁v₁ – m₁v₁')= – (m₂v₂ – m₂v₂')

m₁v₁ – m₁v₁' = – m₂v₂ + m₂v₂' .... (a)

Apabila Persamaan (a) dikelompokkan berdasarkan kecepatannya, persamaan tersebut sanggup dituliskan sebagai berikut.

m₁v₁ – m₁v₁' = – m₂v₂ + m₂v₂'                            (1–5)

Contoh Soal 6 :

Dua benda masing-masing bermassa m, bergerak berlawanan arah dengan kecepatan masing-masing 20 m/s dan 15 m/s. Setelah tumbukan, kedua benda tersebut bersatu. Tentukanlah kecepatan kedua benda dan arah geraknya setelah tumbukan.

Kunci Jawaban :

Diketahui: m₁ = m₂ = m, v₁ = 20 m/s, dan v² = 15 m/s.

v₂ bertanda negatif alasannya yakni geraknya berlawanan arah dengan arah gerak benda pertama. Oleh alasannya yakni setelah tumbukan kedua benda bersatu dan bergerak bersamaan maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah v₁' = v₂' = v'

sehingga :

m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v'

m(20 m/s) + m(–15 m/s) = (m + m)v'

Jadi, kecepatan kedua benda 2,5 m/s, searah dengan arah gerak benda pertama (positif).

Contoh Soal 7 :

Seorang penumpang naik bahtera yang bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Massa bahtera dan orang itu masing-masing 200 kg dan 50 kg. Pada suatu saat, orang tersebut meloncat dari bahtera dengan kecepatan 8 m/s searah gerak perahu. Tentukanlah kecepatan bahtera sesaat setelah orang tersebut meloncat.

Kunci Jawaban :

Diketahui: m_p = 200 kg, m₀ = 50 kg, dan v₀ = 8 m/s.

(m_p + m₀)v = m_pv_p' + m₀v₀'

(200 kg + 50 kg) (4 m/s) = (200 kg)v_p' + (50 kg)(8 m/s)

1.000 kgm/s = (200 kg) v_p' + 400 kgm/s

600 kgm/s = (200 kg) v_p'

v_p' = 3 m/s

Contoh Soal 8 :

Seseorang yang massanya 45 kg membawa senapan bermassa 5 kg. Dalam senapan tersebut, terdapat sebutir peluru seberat 0,05 kg. Diketahui orang tersebut bangun pada lantai yang licin. Pada ketika peluru ditembakkan dengan kecepatan 100 m/s, orang tersebut terdorong ke belakang. Tentukanlah kecepatan orang tersebut pada ketika peluru dilepaskan.

Kunci Jawaban :

Diketahui bahwa Hukum Kekekalan Momentum menyatakan energi mekanik sebelum dan setelah tumbukan yakni sama, dengan m₀ = massa orang = 45 kg, m_s = massa senapan = 5 kg, dan m_p = massa peluru = 0,05 kg, dan v_p = 100 m/s.

(m₀ + m_s + m_p)v = (m₀ + m_s)v₀ + m_pv_p

0 = (45 kg + 5 kg)v₀ + (0,05 kg)(100 m/s)

(–50 kg)v₀ = 5 kgm/s

v₀ = (5 kgm /  − 50 m/s) = –0,1 m/s

Jadi, kecepatan orang tersebut pada ketika peluru dilepaskan yakni 0,1 m/s.

Tokoh Fisika :

Abdus Salam

Abdus Salam. [4]

Abdus Salam yakni seorang ilmuwan fisika yang berasal dari Pakistan. Ia dilahirkan di Jhang, Pakistan. Pada tahun 1979, ia mendapatkan penghargaan Nobel atas penelitiannya yang mengambarkan bahwa gaya elektromagnetik dan gaya nuklir lemah yakni variasi dari satu “supergaya” yang mendasari keduanya. Gaya ini disebut gaya elektrolemah. Ia meninggal pada tahun 1996. (Sumber: Jendela Iptek, 1997)

2. Hukum Kekekalan Energi pada Tumbukan

Tumbukan antara dua benda dikatakan lenting (elastis) tepat apabila jumlah energi mekanik benda sebelum dan sehabis tumbukan tetap. Anda telah mengetahui dan mempelajari bahwa energi mekanik yakni energi potensial ditambah energi kinetik. Untuk benda yang bertumbukan pada bidang datar, energi potensial benda tidak berubah sehingga yang ditinjau hanya energi kinetiknya saja. Jadi, akan berlaku pernyataan bahwa jumlah energi kinetik benda sebelum dan sehabis bertumbukan yakni tetap.

Gambar 6. Sebuah bola mengalami tumbukan lenting sebagian sehingga tinggi bola semakin berkurang. [5]

Hukum Kekekalan Energi untuk tumbukan lenting tepat sanggup dituliskan sebagai berikut.

EK₁ + EK₂ = EK'₁ + EK'₂

½  m₁v₁² + ½ m₂v₂² = ½ m₁v'₁² + ½ m₂v'₁²

Hukum Kekekalan Momentumnya sanggup dituliskan menjadi :

Secara umum, sanggup dituliskan menjadi:

dengan e yakni koefisien restitusi. Harga dari e yakni 1 > e > 0. Apabila e = 1, tumbukan lenting sempurna;

e = 0, tumbukan tidak lenting sama sekali;

e = 0,1; 0,2; 0,5; dan sebagainya maka disebut tumbukan lenting sebagian.

Dengan demikian, Anda sanggup memperlihatkan definisi untuk koefisien restitusi sebagai nilai negatif dari perbandingan beda kecepatan kedua benda sebelum dan sehabis tumbukan. Walaupun pada tumbukan tidak lenting sama sekali dan tumbukan lenting sebagian tidak berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik, namun pada tumbukan ini Hukum Kekekalan Momentum, yaitu m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v'₁ + m₂v'₂ tetap berlaku.

Contoh Soal 9 :

Dua benda dengan kecepatan 2 m/s dan 4 m/s bergerak searah. Massa benda masing-masing sebesar 2 kg dan 3 kg. Apabila terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali, tentukanlah kecepatan kedua benda tersebut setelah bertumbukan.

Kunci Jawaban :

Diketahui: v₁ = 2 m/s, v₂ = 4 m/s, m₁ = 2 kg, dan m₂ = 3 kg.

m₁ v₁ + m₂ v₂ = (m¹ + m₂)v'

(2 kg)(2 m/s) + (3 kg)(4 m/s) = (2 kg + 3 kg)v'

16 kgm/s = (5 kg)v'

v' = 3,2 m/s

Makara kecepatan kedua benda setelah tumbukan yakni 3,2 m/s.

Contoh Soal 10 :

Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 1,8 m. Kemudian, terpental hingga mencapai ketinggian 45 cm. Berapakah koefisien restitusi antara lantai dan bola itu?

Kunci Jawaban :

Diketahui: h = 1,8 m, dan h' = 45 cm.

Catatan Fisika :

Pandai Besi

Pandai Besi. [6]

Prinsip momentum telah digunakan semenjak jaman dulu oleh para cerdik besi. Landasan tempa yang digunakan oleh cerdik besi bersifat sangat masif sehingga hampir tidak bergerak oleh hantaman palu. Momentum palu akan diserap oleh logam panas sehingga logam sanggup ditempa menjadi bentuk yang diinginkan

C. Aplikasi Momentum dan Impuls dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Peluncuran Roket

Sebuah roket diluncurkan vertikal ke atas menuju atmosfer Bumi. Hal ini sanggup dilakukan alasannya yakni adanya gaya dorong dari mesin roket yang bekerja berdasarkan impuls yang diberikan oleh roket. Pada ketika roket sedang bergerak, akan berlaku aturan kekekalan momentum. Pada ketika roket belum dinyalakan, momentum roket yakni nol. Apabila materi bakar di dalamnya telah dinyalakan, pancaran gas mendapatkan momentum yang arahnya ke bawah. Oleh alasannya yakni momentum bersifat kekal, roket pun akan mendapatkan momentum yang arahnya berlawanan dengan arah buang bersifat gas roket tersebut dan besarnya sama.

Secara matematis gaya dorong pada roket dinyatakan dalam kekerabatan berikut.

Impuls = perubahan momentum

FΔt = Δ(mv)

dengan: 

F = gaya dorong roket (N),

Δm/Δt = perubahan massa roket terhadap waktu (kg/s), dan

v = kecepatan roket (m/s).

Contoh Soal 11 :

Sebuah roket menyemburkan gas dengan kelajuan 200 kg per sekon. Jika kecepatan molekul-molekul gas mencapai 300 m/s, berapakah gaya dorong pada roket tersebut?

Kunci Jawaban :

Diketahui: v = 300 m/s dan Δm/Δt = 200 kg/s.

F = (200 kg/s)(300 m/s) = 60.000 N.

Contoh Soal 12 :

Bola tanah liat yang bermassa 0,1 kg menumbuk kereta mainan yang massanya 0,9 kg yang berada dalam keadaan diam. Pada ketika menumbuk, bola mempunyai kecepatan 18 m/s dalam arah horizontal. Kecepatan kereta mainan setelah tumbukan yakni ....

a. 2 m/s

b. 16,2 m/s

c. 180 m/s

d. 18 m/s

e. 1,8 m/s

Kunci Jawaban :

Pada perkara ini, setelah tumbukan, bola tanah liat akan melekat pada kereta mainan sehingga

m_b v_b + m_k v_k = (m_b + m_k) v_k'

(0,1 kg)(18 m/s) + (0,9 kg)(0) = (0,1 kg + 0,9 kg) v_k'

v_k' = 1,8 m/s

Jawab: e

2. Air Bag Safety

Air Bag Safety (kantong udara) digunakan untuk memperkecil gaya tanggapan tumbukan yang terjadi pada ketika tabrakan. Kantong udara tersebut dipasangkan pada kendaraan beroda empat serta dirancang untuk keluar dan mengembang secara otomatis ketika gesekan terjadi. Kantong udara ini bisa meminimalkan imbas gaya terhadap benda yang bertumbukan. Prinsip kerjanya yakni memperpanjang waktu yang diperlukan untuk menghentikan momentum pengemudi. Saat gesekan terjadi, pengemudi cenderung untuk tetap bergerak sesuai dengan kecepatan gerak kendaraan beroda empat (Hukum Pertama Newton). Gerakan ini akan membuatnya menabrak beling depan kendaraan beroda empat yang mengeluarkan gaya sangat besar untuk menghentikan momentum pengemudi dalam waktu sangat singkat. Apabila pengemudi menumbuk kantong udara, waktu yang digunakan untuk menghentikan momentum pengemudi akan lebih usang sehingga gaya yang ditimbulkan pada pengemudi akan mengecil. Dengan demikian, keselamatan si pengemudi akan lebih terjamin.

Gambar 7. Airbag Safety digunakan untuk memperkecil gaya tanggapan tumbukan pada ketika tabrakan. [7]

3. Desain Mobil

Desain kendaraan beroda empat dirancang untuk mengurangi besarnya gaya yang timbul tanggapan tabrakan. Caranya dengan menciptakan bagian-bagian pada tubuh kendaraan beroda empat biar sanggup menggumpal sehingga kendaraan beroda empat yang bertabrakan tidak saling terpental satu dengan lainnya. Mengapa demikian? Apabila kendaraan beroda empat yang bertabrakan saling terpental, pada kendaraan beroda empat tersebut terjadi perubahan momentum dan impuls yang sangat besar sehingga membahayakan keselamatan jiwa penumpangnya.

Perhatikanlah teladan berikut.

Gambar 8. Perubahan momentum pada kendaraan beroda empat yang menabrak tembok.

Pada perkara A, kendaraan beroda empat yang menabrak tembok dan terpental kembali, akan mengalami perubahan kecepatan sebesar 9 m/s. Dalam perkara B, kendaraan beroda empat tidak terpental kembali sehingga kendaraan beroda empat tersebut hanya mengalami perubahan kecepatan sebesar 5 m/s. Berarti, perubahan momentum yang dialami kendaraan beroda empat pada perkara A jauh lebih besar daripada perkara B.

Daerah penggumpalan pada tubuh kendaraan beroda empat atau penggalan tubuh kendaraan beroda empat yang sanggup penyok akan memperkecil dampak gaya tanggapan tumbukan yang sanggup dilakukan melalui dua cara, yaitu memperpanjang waktu yang diperlukan untuk menghentikan momentum kendaraan beroda empat dan menjaga biar kendaraan beroda empat tidak saling terpental. Rancangan tubuh kendaraan beroda empat yang mempunyai tempat penggumpalan atau penyok tersebut akan mengurangi ancaman tanggapan gesekan pada penumpang mobil.

Contoh Soal 13 :

Sebuah granat yang membisu tiba-tiba meledak dan pecah menjadi 2 penggalan yang bergerak dalam arah berlawanan. Perbandingan massa kedua penggalan itu adalah m₁ : m₂. Apabila energi yang dibebaskan yakni 3 × 105 joule, perbandingan energi kinetik pecahan granat pertama dan kedua yakni ....

a. 1 : 1 

b. 2 : 1 

c. 1 : 3

d. 5 : 1

e. 7 : 5

Kunci Jawaban :

Hukum Kekekalan Momentum:

m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁' + m₂v₂' (m₁ : m₂ = 1 : 2)

0 = m₁v₁' + 2 m₁v₂'

v₁' = –2 v₂'(v₁' dan v₂' berlawanan arah)

EK₁ : EK₂ = 2 : 1

Jawab: b

1. Setiap benda bergerak mempunyai momentum (p). Momentum dinyatakan sebagai perkalian antara massa dan kecepatan benda.

p = m x v

2. Impuls (I) yakni perkalian antara gaya dengan selang waktu bekerjanya gaya tersebut pada benda, atau sama dengan perubahan momentum yang dialami benda.

I = FΔt = Δp

3. Hukum Kekekalan Momentum berlaku apabila tidak ada gaya dari luar, yaitu jumlah momentum benda sebelum dan sehabis tumbukan yakni sama.

m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v'₁ + m₂v'₂

4. Jenis-jenis tumbukan, yaitu sebagai berikut.

a. Tumbukan lenting sempurna.

b. Tumbukan lenting sebagian.

c. Tumbukan tidak lenting sama sekali.

5. Gaya dorong yang dihasilkan dalam aplikasi momentum dan impuls sanggup ditentukan dari pembagian terstruktur mengenai bahwa impuls yakni perubahan momentum

Anda kini sudah mengetahui Momentum dan Impuls, Hukum Kekekalan Momentum, Hukum Kekekalan Energi pada Tumbukan dan Aplikasi Momentum dan Impuls dalam Kehidupan Sehari-hari. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Saripudin, A., D. Rustiawan K., dan A. Suganda. 2009. Mudah Belajar Fisika 1 : untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan Departemen Nasional, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 234.

Referensi Lainnya :

Tim Redaksi Dorling Kindersley. 1997. Jendela IPTEK, Cetakan Pertama. Jakarta: Balai Pustaka.

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Golf

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Tennis

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Spacecraft

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Abdus_Salam

[5] http://en.wikipedia.org/wiki/Coefficient_of_restitution

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Blacksmith

[7] http://www.blechschaden.ch/glasschaden.html

Share this post