momentu linear dan tumbukan

MOMENTUM LINEAR

danTUMBUKAN

vp m(9-1)

xx mvp

yy mvp

zz mvp

(9-2)

Hukum Newton II : dtdpF (9-3)

Laju perubahan momentum

Bagaimanakah momentum benda yang terisolasi, yaitu tidak adagaya yang bekerja pada benda tersebut ?

dtd Fp (9-4) Impuls

Momentum Linear :

f

i

t

tif dtFppp(9-5)

Impuls :pFI

f

i

t

tdt(9-6)

Impuls suatu gaya F sama denganperubahan momentum benda.

Teorema Impuls-MomentumF

tti tf

f

i

t

tdt

tFF 1

(9-7)

Gaya rata-rata :

Untuk F konstan :t FpI (9-9)

t FpI (9-8)

KEKEKALAN MOMENTUM LINIERUNTUK SISTEM DUA PARTIKEL

m1

p1 = m1v1

m2 p2 = m2v2

p1

p2

F21

F12

dtd 1

12pF

dtd 2

21pF

02112 FF

2112 FF Hukum Newton III

021 dt

ddt

d pp 0)( 21 ppdtd

konstan21 ppP (9-10)

fxix PP fyiy PP fziz PP

21 ppP

Momentum partikel di dalam suatu sistem tertutup selalu tetap

Hukum kekekalan momentum

ffii mmmm 22112211 vvvv (9-11)

(9-12)ffii 2121 pppp

TUMBUKAN

+

++

F12

F21

p

He4

F12 F21m1 m2

Interaksi antar partikel yang berlangsung dalam selang waktu yang sangat singkat Gaya impulsiv

Diasumsikan jauh lebih besar

dari gaya luar yang ada Kontak langsung

Proses hamburan

F

t

F12

F21

2

1 212tt dtFp

dtdpF (9-3)

2

1 121tt dtFp

2112 FF Hukum Newton III

21 pp

021 pp

0)( 21 pp konstan21 ppP

Pada setiap tumbukan jumlah momentum sistem sesaat sebelum tumbukan adalah sama dengan jumlah momentumnya sesaat setelah tumbukan

Hukum kekekalan momentum berlaku pada setiap tumbukan

Klasifikasi Tumbukan

Tumbukan Lenting Sempurna Berlaku hukum kekekalan momentum dan kekekalan energi

Tumbukan Lenting Sebagian Energi mekanik berkurang(tak berlaku hukum kekekalan energi mekanik)

Tumbukan Tak Lenting sama sekali Setelah tumbukan kedua partikel menyatu

v1iv2im1m2

Sebelum tumbukan

vf

m1 + m2

Setelah tumbukan

Hukum kekekalan momentum :

Untuk tumbukan tak lenting sama sekali dalam satu dimensi

fii vmmvmvm )( 212211 (9-13)

21

2211

mmvmvmv ii

f (9-14)

Untuk tumbukan lenting sempurna dalam satu dimensi

v1iv2im1m2

Sebelum tumbukan

v1f

m1

Setelah tumbukan

m2

v2f

Hukum kekekalan momentum :

ffii vmvmvmvm 22112211 (9-15)2222

12112

12222

12112

1ffii vmvmvmvm (9-16)

)()( 22

222

21

211 iffi vvmvvm

))(())(( 2222211111 ififfifi vvvvmvvvvm (9-17)

)()( 222111 iffi vvmvvm (9-18)

iffi vvvv 2211

)( 2121 ffii vvvv (9-19)

21

121

21

12

2mmmmv

mmmv if (9-21)

21

21

21

211

2mm

mvmmmmv if (9-20)

TUMBUKAN DALAM DUA DIMENSI

v1i

m1

m2

Sebelum tumbukan Setelah tumbukan

v1f

v2f

m1

m2

v1f sin

v1f cos

v2f cos

-v2f sin

Komponen ke arah x : coscos 221111 ffi vmvmvm (9-24a)

sinsin0 2211 ff vmvm (9-24b)

Jika tumbukan lenting sempurna : 2222

12112

12112

1ffi vmvmvm (9-24a)

Pusat Massa Sistem Partikel

PM x

m1

m2

y1

y2

Y

X

yc

21

2211

mmymymyc

Bagaimana jika massanya lebih dari dua ?

n

nnc mmm

ymymymy

21

2211

Bagaimana jika massanya tersebar di dalam ruang ?

n

ii

n

iii

m

ym

1

1

M

ymn

iii

1

M

ymy

n

iii

c

1

M

xmx

n

iii

c

1

M

zmz

n

iii

c

1

kjir ˆˆˆcccc zyx

Mzmymxm iiiiii

ckjirˆˆˆ

Mzyxm iiii

c)ˆˆˆ( kjir

Mm ii

c

rr kjir ˆˆˆiiii zyx

Bagaimana untuk benda pejal (sistem partikel kontinyu) ?

Y

X

Z

mi

ri

rc

PM

Mmii

c

rr

Mmii

mc

i

rr0

lim

dmMc rr 1

xdmM

xc1

ydmM

yc1

zdmM

zc1

Gerak Sistem Partikel

dtdm

Mi

ir1

Mm ii

vdtd c

crv Kecepatan :

p = P iic mM vvMomentum :

Percepatan :dt

d cc

va dt

dmM

ii

v1 iim

Ma1

iic mM aa iFdtdP

0 iF 0dtdP konstan cMvP

v

M+m

vp )( mMi

M

v+v

m

ve

Kecepatan bahan bakar relatip terhadap roket

v - ve

)()()( emMmM vvvvv

mM e vv

Untuk interval waktu yang sangat pendek :

dmvMdv e

dMdm

Massa bahan bakaryang terbakar

Pengurangan massa roketdMMd evv

f

i

f

i

M

Me MdMd

v

vvv

f

ieif M

Mlnvvv