MOMENTUM LINIER DAN IMPULS(Fisika Dasar 1)

Oleh : Klompok 4

Herlambang  (1214121089)Eldineri Zulkarnain (1214121073)Handika Pratama (1214121087)Ignasius Darwin P (1214121093)

JURUSAN AGROTEKNOLOGIFAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG2013

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ......................................................................................................... 1

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ............................................................................. 2

I.2 Tujuan ........................................................................................... 2

II. ISI

II.1 pengertian momentum dan

impuls ............................................. 3

II.2 konsep momentum dan

linier ...................................................... 6

II.3 hukum kekekalan

momentum .................................................... 8

II.4 jenis-jenis tumbukan .................................................................... 9

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 15

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada kali ini kelompok kami nerkesempatan mempresentasikan tentang

momentum , impuls,hukum kekekalan momentum dan juga jenis-jenis tumbukan.

Momentum dapat didevinisikan sebagai gaya yang di dapkan suatu benda karena

memiliki kecepatan dan massa yang dapat di tulis secara matematis p=m.v

P(momentum), m(massa), v(kecepatan), sedangkan impuls adalah gaya yang

terjadi bila mana terdapat perubahan kecepatan pada benda atau dengan kata lain

perubahan v pada momentum yang dapat di tulis secara matematis F∆t=m(v2-v1)

dan dalam momentum dan impuls di kenal juga istilah hukum kekekalan

momentum yang mengandung pengertian gaya yang yaang di berikan pada suatu

benda besarnya akan selalu sama dengan gaya yang di keluarkan. Dan momentum

dan impuls juga dapat menghasilkan tumbukan bila bertemu satu sama yag lain.

1.2 Tujuan

Presentasi kali ini bertujuan

1. Memahami pengertian momentum, implus, tumbukan dan kekekalan

momentum

2. Lebih mendalami tentang momentum ,implus, tumbukan, dan hukum

kekekalan momentum

3. Melatih dalam memecahkan masalah yang berkaitan dengan momentum,

implus dan tumbukan.

II. ISI

2.1 Pengertian Momentum Dan Impuls

Momentum

p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan

benda. Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar atau

nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Terus arah

momentum bagaimanakah ? arah momentum sama dengan arah kecepatan.

Misalnya sebuah mobil bergerak ke timur, maka arah momentum adalah timur,

tapi kalau mobilnya bergerak ke selatan maka arah momentum adalah selatan.

Bagaimana dengan satuan momentum ? karena p = mv, di mana satuan m = kg

dan satuan v = m/s, maka satuan momentum adalah kg m/s.

Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan

massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin

besar juga momentum sebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah

benda, maka momentum benda tersebut juga bertambah besar. Perlu anda ingat

bahwa momentum adalah hasil kali antara massa dan kecepatan. Jadi walaupun

seorang berbadan gendut, momentum orang tersebut = 0 apabila dia diam alias

tidak bergerak. Jadi momentum suatu benda selalu dihubungkan dengan massa

dan kecepatan benda tersebut. kita tidak bisa meninjau momentum suatu benda

hanya berdasarkan massa atau kecepatannya saja.

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.

Implus

Pernahkah dirimu dipukul teman anda ?, coba lakukan percobaan impuls dan

momentum berikut… pukul tangan seorang temanmu menggunakan jari anda.

Gunakan ujung jari anda. Coba tanyakan kepada temanmu, mana yang lebih terasa

sakit; ketika dipukul dengan cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan

yang dipukul sangat singkat) atau ketika dipukul lebih lambat (waktu kontak

antara jari pemukul dan tangan yang dipukul lebih lambat). Kalau dilakukan

dengan benar (besar gaya sama), biasanya yang lebih sakit adalah ketika

tanganmu dipukul dengan cepat. Ketika dirimu memukul tangan temanmu, tangan

dirimu dan tangan temanmu saling bersentuhan, dalam hal ini saling

bertumbukan.

Ketika terjadi tumbukan, gaya meningkat dari nol pada saat terjadi kontak dan

menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat. Setelah turun

secara drastis menjadi nol kembali. Ini yang membuat tangan terasa lebih sakit

ketika dipukul sangat cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang

dipukul sangat singkat).

Hukum II Newton versi momentum yang telah kita turunkan di atas menyatakan

bahwa laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang

bekerja pada benda tersebut. Besar gaya yang bekerja pada benda yang

bertumbukan dinyatakan dengan persamaan

Pengertian

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.

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

Ingat bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu

yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya

yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya

ketika ronaldinho menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan

cepat.

2.2 Konsep Momentum Dan Impuls

Penerapan Konsep Impuls Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pada penjelasan di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang

bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini sebenarnya

sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan

gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit.

Semakin cepat gaya impuls bekerja, bagian tubuh kita yang dikenai gaya impuls

dalam waktu sangat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. Karenanya, penerapan

konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls,

sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu

bekerjanya gaya impuls makin lama, maka rasa sakit menjadi berkurang, bahkan

tidak dirasakan.

Beberapa contoh penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari adalah

sebagai berikut:

1. Sarung Tinju

Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang dipakai oleh

para petinju itu berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls. ketika

petinju memukul lawannya, pukulannya tersebut memiliki waktu kontak yang

lebih lama. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja juga

makin kecil. Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi

berkurang.

2. Palu atau pemukul

Mengapa palu tidak dibuat dari kayu saja, kok malah dipakai besi atau baja ?

tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya

impuls yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar maka paku,

misalnya, akan tertanam lebih dalam.

3. Matras

Matras sering dipakai ketika dirimu olahraga atau biasa dipakai para pejudo.

Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang waktu bekerjanya gaya impuls,

sehingga tubuh kita tidak terasa sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika

dirimu dibanting atau berbenturan dengan lantai ? hal itu disebabkan karena waktu

kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat.

Tapi ketika dirimu dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama,

dengan demikian gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.

4. Helm

Kalau anda perhatikan bagian dalam helm, pasti anda akan melihat lapisan lunak.

Kaya gabus atau spons… lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama

waktu kontak seandainya kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan.

Jika tidak ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat

sehingga walaupun memakai helm, anda akan pusing-pusing ketika terbentur

aspal.

2.3 Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum diterapkan pada proses tumbukan semua jenis,

dimana prinsip impuls mendasari proses tumbukan dua benda, yaitu I1 = -I2.

Jika dua benda A dan B dengan massa masing-masing MA dan MB serta

kecepatannya masing-masing VA dan VB saling bertumbukan, maka :

MA . VA + MB . VB = MA . VA' + MB . VB'

keterangan :

VA dan VB = kecepatan benda A dan B pada saat tumbukan

VA' dan VB' = kecepatan benda A den B setelah tumbukan.

Catatan :

Dalam penyelesaian soal, searah vektor ke kanan dianggap positif, sedangkan ke

kiri dianggap negatif.

Dua benda yang bertumbukan akan memenuhi tiga keadaan/sifat ditinjau

dari keelastisannya, yaitu :

a. Elastis Sempurna : e = 1

Disini berlaku hukum kekekalan energi (energi sebelum dan sesudah adalah sama)

dan kekekalan momentum.

Rumus :

e = (- VA' - VB')/(VA - VB)

Keterangan :

e = koefisien restitusi.

b. Elastis Sebagian : 0 < e < 1

Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.

Khusus untuk benda yang jatuh ke tanah den memantul ke atas lagi maka

koefisien restitusinya adalah:

Rumus :

e = h'/h

Keterangan :

h = tinggi benda mula-mula

h' = tinggi pantulan benda

c. Tidak Elastis : e = 0

Setelah tumbukan, benda melakukan gerak yang sama dengan satu kecepatan v'.

Disini hanya berlaku hukum kekekalan momentum.

Rumus :

MA . VA + MB . VB = (MA + MB) . v'

Keterangan :

v' = kecepatan setelah tumbukan

2.4 Jenis-Jenis Tumbukan

Kata tumbukan digunakan untuk melambangkan kejadian dimana dua partikel

saling mendekat dan saling berinteraksi menggunakan gaya-gaya. Selang waktu

dimana kecepatan partikel berubah dari nilai awal ke nilai akhir diasumsikan

sangat singkat. Gaya interaksi diasumsikan sangat singkat. Gaya interaksi

diasumsikan lebih besar daripada semua gaya eksternal lain yang ikut terlibat

sehingga kita dapat menggunakan metode aproksimasi impuls.

 Suatu tumbukan dapat melibatkan kontak fisik antara dua benda makroskopis,

tetapi maksud kita mengenai tumbukan perlu dibuat umum karena "kontak fisik"

pada skala submikroskopik sulit dijelaskan dan tidak bermakna. Untuk dapat

memahami maksud pernyataan di atas , bayangkan suatu tumbukan pada skala

atom, seperti tumbukan sebuah proton dengan sebuah partikel alfa (inti sebuah

atom helium). Oleh karena kedua partikel ini bermuatan positif, maka keduanya

akan saling tolak menolak karena gaya elektrostatik yang kuat di antara keduanya

ketika saling mendekat sehingga tidak pernah mengalami "kontak fisik".

Ketika dua partikel dengan massa m1 dan m2 bertumbukan, gaya impulsifnya

dapat berubah terhadap waktu dengan cara yang rumit. Meskipun gaya interaksi

yang perilakunya terhadap waktu cukup rumit, gaya ini internal pada sistem dua

partikel tersebut. Maka, kedua partikel membentuk suatu sistem yang terisolasi,

dan momentum sistem haruslah kekal. Dengan demikian momentum total suatu

sistem yang terisolasi sesaat sebelum tumbukan sama dengan momentum total

sistem tersebut sesaat setelah tumbukan.

Sebaliknya, energi kinetik total sistem partikel tersebut dapat kekal atau tidak

kekal, tergantung jenis tumbukannya. Lebih jauh lagi, kekal atau tidaknya energi

kinetik digunakan untuk mengelompokkan tumbukan menjadi lenting (elastis) dan

tidak lenting(inelastis). Selain itu, jenis-jenis tumbukan juga dapat dilihat dari

nilai koefisien restitusi. Koefisien restitusi dari dua buah benda yang

bertumbukan sama dengan perbandingan negatif antara beda kecepatan sesudah

tumbukan denga beda kecepatan sebelum tumbukan.

Tumbukan Lenting

Suatu tumbukan lenting antara dua benda terjadi apabila energi kinetik total

(juga momentum total) sistem sebelum dan setelah tumbukan adalah sama.

Tumbukan antara benda-benda tertentu dalam dunia makroskopis, misalnya bola

biliar dapat dikatakan lenting karena terjadi suatu perubahan bentuk dan

hilangnya energi kinetik. Contohnya Anda dapat mendengar tumbukan bola biliar,

sehingga Anda tahu melalui suara, bahwa sebagian energi dipindahkan keluar

sistem. Suatu tumbukan lenting haruslah hening! Tumbukan lenting yang

sebenarnya terjadi antara partikel-partikel atomik dan subatomik.

Misalkan dua partikel masing-masing dengan massa m1 dan m2 mula-mula

bergerak dengan kecepatan v1 dan v2 yang arahnya berlawanan. Kedua benda

bertumbukan secara langsung dan meninggalkan lokasi tumbukan dengan

kecepatan masing-masing v1’ dan v2’.

Jika tumbukannya lenting, maka momentum dan energi kinetik sistem adalah

kekal dan berlakulah hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi

kinetik

 Hukum Kekekalan Momentum

               Hukum Kekekalan Energi

                

Jika persamaan dari hukum kekekalan energi dibagi dengan persamaan dari

hukum kekekalan momentum, diperoleh:

 Pada tumbukan lenting ini, besar nilai koefisien restitusinya e=1

Tumbukan Tidak Lenting

Suatu tumbukan tidak lenting terjadi apabila energi kinetik total sistemnya

sebelum dan setelah tumbukan adalah tidak sama (walaupun momentum

sistemnya kekal). Tumbukan tidak lenting terbagi dua. Ketika benda yang

bertumbukan saling menempel setelah tumbukan, seperti yang terjadi ketika

meteorit menumbuk Bumi, tumbukan tersebut dinamakan tidak lenting

sempurna.

Ketika benda yang bertumbukan tidak saling menempel, namun kehilangan

sebagian energi kinetiknya, seperti dalam kasus bola karet menumbuk permukaan

keras, tumbukan tersebut dinamakan tidak lenting (tanpa tambahan kata

sempurna). Ketika bola karet menumbuk permukaan keras, sebagian energi

kinetiknya hilang ketika bola tersebut berubah bentuk dalam kontaknya dengan

permukaan keras.

Pada sebagian tumbukan yang terjadi, energi kinetik tidak kekal, karena sebagian

energinya diubah menjadi energi internal dan sebagian lainnya diubah menjadi

suara. Tumbukan lenting dan tumbukan tidak lenting sempurna merupakan kasus

yang jarang terjadi. Sebagian besar tumbukan yang sering terjadi merupakan jenis

tumbukan yang ada di antara keduanya. Perbedaan terpenting antara tumbukan

lenting dan tidak lenting sempurna adalah momentum sistem dalam semua

tumbukan adalah kekal, tetapi energi kinetik sistem kekal hanya pada tumbukan

lenting.

Untuk tumbukan tidak lenting, nilai koefisien restitusi e terletak di antara 0 dan 1

(0 < e < 1).

Sebagai contoh, sebuah bola dijatuhkan ke lantai sehingga terjadi tumbukan antara

bola dan lantai. Kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan dianggap nol

karena besar massa lantai sama dengan massa bumi.

Jika tinggi bola ketika dijatuhkan adalah h1 dan bola memantul setinggi h2 dari

lantai, maka dengan menggunakan persamaan gerak jatuh bebas diperoleh bahwa:

                   Dengan memasukkan nilai v1 dan v1’ ke persamaan, diperoleh:

Bayangkan dua benda bermassa m1 dan m2 yang bergerak dengan kecepatan awal

v1 dan v2. Kedua partikel bertumbukan secara langsung, saling menempel, dan

bergerak dengan kecepatan bersama v' setelah tumbukan. Oleh karena momentum

suatu sistem terisolasi adalah kekal dalam semua jenis tumbukan, maka dapat kita

katakan bahwa momentum total sebelum tumbukan sama dengan momentum total

sistem gabungannya setelah tumbukan:

 

kecepatan akhirnya adalah:

Gambar 19. Ilustrasi tumbukan tidak lenting sempurna

 Besar koefisien restitusi e = 0.

Contoh:

Sebuah benda A bermassa 5 kg bertumbukan dengan benda B bermassa 3 kg di

atas jalan yang licin. Kecepatan benda A adalah 2 m/s, sedangkan benda R adalah

2 m/s. Bila tumbukan yang terjadi merupakan tumbukan tak elastis, maka.......  

a. Energi total setelah tumbukan 1 J

b. Energi total setelah tumbukan 5 J

c. Energi total setelah tumbukan nol

d. Energi kinetik A sebelum tumbukan 2 J

e. Energi kinetik A sebelum tumbukan 4 J

Jawab:

Sebelum tumbukan:

Hukum kekekalan momentum:

Setelah tumbukan:

Jawaban: A

DAFTAR PUSTAKA

Sumber website:

Fisikamudah.blogspot.com/momentum-implus-dan-tumbukan

Fisikakita.blogspot.com/fisika/momentum_linier_dan_implus

Fisikaternyatamudah.blogspot.com/momentem-linoer-dan-impuls