Fisika Dasar - Hukum Kekekalan Momentum & Tumbukan

0 MAKALAH FISIKA DASAR II Hukum Kekekalan Momentum dan Tumbukan umbukan

Disusun Oleh : MUSTARI NUR ALAM DBD ! !!

T"KNIK #"RTAMBAN$AN FAKULTAS FAKULTAS T"KNI T" KNIK K UNI%"RSITAS #ALAN$KA RA&A '() Makalah Hukum Kekekalan Momentum dan Tumbukan – Mustari Nur Alam

1 DAFTAR ISI

BAB I Pendahuluan A.

Latar Belakang .............................................. ..................................................................... .......................................... ................... 2

B.

Tujuan Penulisan........................................ Penulisan............................................................... ............................................. ...................... 2

BAB II Pembahasan A.

Pengertian Hukum Kekekalan Momentum .......................................... .......................................... 4

B.

Aplikasi dan ontoh !oal dari Hukum Kekekalan Momentum ........... "

.

Pengertian Tumbukan Tumbukan ............................................ ................................................................... .............................. ....... #2

$.

Aplikasi dan %ontoh dari Tumbukan Tumbukan ............................................. ................................................... ...... #4

BAB III Penutup A.

Kesimpulan ............................................ ................................................................... .............................................. ......................... #"

B.

!aran............................................. !aran.................................................................... .............................................. ................................. .......... #"

$a&tar Pustaka........................................... Pustaka.................................................................. .............................................. .................................... ............. #'

Makalah Hukum Kekekalan Momentum dan Tumbukan – Mustari Nur Alam

2 BAB I #"NDAHULUAN

* LATAR B"LAKAN$

Hukum kekekalan momentum adalah salah satu hukum dasar (ang ada dalam ilmu )isika. Hukum ini men(atakan bah*a +Momentum total dua buah benda sebelum bertumbukan adalah sama setelah bertumbukan,. Pern(ataan ini mengis(aratkan bah*a nilai momentum total ketika benda bertumbukan adalah konstan atau tidak berubah. -ntuk memahami hukum ini dapat kita mulai dengan memahami Hukum ketiga /e*ton tentang Aksi01eaksi. Ba(angkan tabrakan antara dua buah benda benda # dan benda 2. $alam Hukum ketiga /e*ton ga(a (ang bekerja ketika bertabrakan adalah sama besar tetapi berla*anan arah. $alam bahasa matematis dapat dituliskan dengan3 F + , F'

a(a (ang bekerja pada masing0masing benda (ang bertumbukan terjadi selama selang *aktu tertentu. Terlepas dari lama tidakn(a kontak ga(a itu terjadi selang *aktu ini sama untuk benda # dan benda 2. Artin(a bah*a selang *aktu bekerjan(a ga(a dari benda # kepada benda 2 sama dengan selang *aktu bekerjan(a ga(a benda 2 kepada benda #. $apat dituliskan dengan3 t + t'

!ebagai konsekuensi dari ga(a (ang bekerja pada kedua benda adalah sama besar5berla*anan arah dan selang *aktu terjadin(a ga(a tersebut juga sama maka implus (ang terjadi pada dua benda tersebut nilan(a sama dan berla*anan arah. $alam persamaan matematis dituliskan dengan3 F-t + , F'-t'

$ari teori perubahan implus0momentum bah*a implus (ang terjadi pada suatu benda sama dengan perubahan momentumn(a. $engan demikian karena


3 setiap benda mangalami implus (ang sama besar dan berla*anan arah maka se%ara logis setiap benda itu juga mengalami perubahan memomentum (ang sama besar dan berla*anan arah. !e%ara matematis dituliskan3

Persamaan di atas adalah salah satu dari pern(ataan hukum kekekalan momentum. $alam setiap tumbukan perubahan momentum benda # sama dengan dan berla*anan arah dari perubahan momentum benda 2. $alam kehidupan sehari0hari kita biasa men(aksikan benda0benda saling bertumbukan. Ban(ak ke%elakaan (ang terjadi di jalan ra(a sebagiann(a disebabkan karena tabrakan 6tumbukan7 antara dua kendaraan baik antara sepeda motor dengan sepeda motor mobil dengan mobil maupun antara sepeda motor dengan mobil. $emikian juga dengan kereta api atau kendaraan lainn(a. Hidup kita tidak terlepas dari adan(a tumbukan. Ketika bola sepak ditendang $a8id Be%kham pada saat itu juga terjadi tumbukan antara bola sepak dengan kaki Abang Be%kham. Tampa tumbukan permainan billiard tidak akan pernah ada. $emikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika masih ke%il. Masih ban(ak %ontoh lainn(a (ang dapat anda temui dalam kehidupan sehari0hari. A(o dipikirkan9 Pada pembahasan mengenai momentum dan impuls kita telah meninjau hubungan antara momentum benda dengan peristi*a tumbukan. Hukum Kekekalan Momentum (ang telah diulas sebelumn(a juga selalu ditinjau ketika dua benda saling bertumbukan. Pada kesempatan ini kita akan mempelajari peristi*a tumbukan se%ara lebih mendalam dan men%oba melihat hukum0hukum &isika apa saja (ang berlaku ketika benda0benda saling bertumbukan.

*' Tu.uan #enulisan #. -ntuk mengetahui de&inisi dari Hukum Kekekalan Momentum 2. -ntuk mengetahui de&inisi dari Tumbukan :. -ntuk mengetahui aplikasi dan %ontoh dari Hukum Kekekalan Momentum 4. -ntuk mengetahui aplikasi dan %ontoh dari Tumbukam


4 BAB II #"MBAHASAN

'* #en/e0tian Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum men(atakan bah*a +jika tidak ada ga(a luar (ang bekerja pada sistem maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan,. ketika menggunakan persamaan ini kita harus memerhatikan arah ke%epatan tiap benda.

Hu(gens ilmu*an berkebangsaan belkita melakukan eksperimen dengan menggunakan bola0bola bil(ar untuk menjelaskan hukum kekekalan momentum. Perhatikan uraian berikut. $ua buah bola pada gambar diatas bergerak berla*anan arah saling mendekati. Bola pertama massan(a m# bergerak dengan ke%epatan 8#. !edangkan bola kedua massan(a m2 bergerak dengan ke%epatan 82. ;ika kedua bola berada pada lintasan (ang sama dan lurus maka pada suatu saat kedua bola akan bertabrakan.


5 $engan memperhatikan analisis ga(a tumbukan bola pada gambar diatas tern(ata sesuai dengan pern(ataan hukum III /e*ton. Kedua bola akan saling menekan dengan ga(a ) (ang sama besar tetapi arahn(a berla*anan. Akibat adan(a ga(a aksi dan reaksi dalam selang *aktu
Faksi + , F0eaksi F + , F'

Impuls (ang terjadi selama inter8al *aktu 0)2 )

?
06m282 ? m28=27 m#8# @ m282 > m#8=# @ m28=2 p# @ p2 > p=# @ p=2 ;umlah momentum a*al > ;umlah momentum akhir

Keterangan3


6 p# p2 3 momentum benda # dan 2 sebelum tumbukan p# p=2 3 momentum benda # dan 2 sesudah makanan m# m2 3 massa benda # dan 2 8# 82 3 ke%epatan benda # dan 2 sebelum tumbukan 8=# 8=2 3 ke%epatan benda # dan 2 sesudah tumbukan

Ini berarti momentum total suatu sistem (ang terisolasi setiap saatn(a sama dengan momentum a*aln(a. ;ika digambarkan3

ambar Momentum (ang terjadi antara dua benda ambar di atas menunjukkan bola dengan massa # 6 m #7 dan massa 2 6 m 27 (ang bergerak berla*anan arah dalam satu garis lurus dengan ke%epatan berturut0 turut

sebesar 8#dan 82.

!etelah

keduan(a

bertumbukan

masing0masing

ke%epatann(a berubah menjadi 8#= dan 82= Hukum kekekalan momentum han(a berlaku jika jumlah ga(a luar pada benda0benda (ang bertumbukan sama dengan nol


7

ambar . Tumbukan antara 2 benda

'*' A1likasi dan 2ontoh Soal da0i Hukum Kekekalan Momentum !e%ara umum hukum kekekalan momentum berlaku untuk interaksi

dua benda misaln(a3 a. Peluru (ang ditembakkan dari senapan (aitu senapan mendorong peluru ke depan dan peluru mendorong senapan ke belakang




ambar Ilustrasi momentum pada senapan b. erak majun(a sebuah roket (aitu roket mendorong gas ke belakang dan gas mendorong roket ke depan.

ambar Ilustrasi momentum pada roket %. Tumbukan dua benda


!

ambar Ilustrasi tumbukan antara truk dan mobil ontoh !oal dari Hukum Kekekalan Momentum #. $ua orang anak (ang berada dalam dalam sebuah perahu bermassa #CC kg sedang bergerak ke arah selatan dengan kelajuan tetap 2 m5detik. Tiap anak memiliki massa DC kg. Ke%epatan perahu itu segera setelah seorang anak terjatuh di buritan 6bagian belakang7 perahu adalah... a. # E" m5detik b. 2 E" m5detik %. : E" m5detik d. 2 CC m5detik e. : CC m5detik 3a4ab:

ambaran soal untuk kasus di atas adalah3

!ebelum anak terjatuh dua orang anak 6massan(a masing0masing m a> DC kg7 dan perahu m> #CC kg bergerak bersama dengan ke%epatan 8 sehingga momentum sistem ini3


10

!esudah anak terjatuh seorang anak dan perahu bergerak bersama dengan ke%epatan 8F sehingga momentumn(a3

$engan hukum kekekalan momentum maka3

3a4aban: B

2. !ebuah granat (ang diam tiba0tiba meledak dan pe%ah menjadi dua bagian (ang bergerak dalam arah (ang berla*anan. Perbandingan massa kedua bagian itu adalah m# 3 m2 > #32. Bila energi (ang dibebaskan :.#CD ;oule maka perbandingan energi kinetik pe%ahan granat pertama dan kedua adala... a. #3# b. #32 %. #3:


11 d. 23# e. 23: 3a4ab:

$engan menggunakan hukum kekekalan momentum3

Perbandingan energi kinetikn(a 3

3a4aban: D

:. !ebuah gerbong kereta api mempun(ai massa #C.CCC kg berjalan dengan laju 24 m5s ke kanan dan menabrak gerbong sejenis (ang sedang berhenti. ;ika kedua gerbong itu tersambung akibat bertumbukan berapa ke%epatan keduan(a sesaat setelah tumbukanG ;a*ab. ;umlah momentum sebelum tumbukan adalah

Arah momentum total mula0mula ke kanan. !etelah tumbukan kedua gerbong tersambung sehingga ke%epatann(a s ama (aitu 8= dan momentumn(a menjadi


12 Berdasarkan hukum kekalan momentum ;umlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan.

jadi setelah tumbukan kedua gerbong bergerak bersma0sama ke kanan dengan ke%epatan #2 m5s.

'*5 #en/e0tian Tumbukan

!alah satu peristi*a (ang berhubungan erat dengan momentum dan impuls adalah tumbukan. Tumbukan merupakan peristi*a tabrakan antara dua benda karena adan(a gerakan. $alam tumbukan dua benda dapat sama0sama bergerak dapat juga satu benda bergerak dan benda lainn(a tidak bergerak. !elain itu arah gerak dua benda dapat searah dan dapat berla*anan arah.


13

Tumbukan melibatkan dua hukum pokok dalam interaksi benda0benda (ang bergerak. $ua hukum tersebut adalah hukum kekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan momentum dapat ditulis sebagai berikut. m#8#@m282>m#8#=@m282= 1umus hukum kekekalan energi mekanik sebagai berikut.  p#@k#> p2@k2

Pada

peristi*a

tumbukan

ketinggian

benda

adalah

sama

h#>h2>h#=>h2=. Hal ini men(ebabkan energi potensial tidak berperan sehingga han(a energi kinetik saja (ang mempun(ai peran dalam suatu tumbukan. Hubungan antara momentum dan energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut. k>#52 m82 atau k>p252m



3enis6.enis tumbukan

Berdasarkan si&at benda tumbukan mempun(ai jenis (ang berbeda0beda. !ebelum anda mempelajari jenis0jenis tumbukan anda harus memahami nilai koe&isien restitusi 6e7 dari suatu benda. Koe&isien restitusi 6e7 (aitu nilai (ang menunjukkan tingkat kelentingan benda dalam peristi*a tumbukan. Koe&isien restitusi dirumuskan sebagai berikut.


14 Keterangan3 8#>ke%epatan gerak benda # sebelum tumbukan 6m5s7 82>ke%epatan gerak benda 2 sebelum tumbukan 6m5s7 8#=>ke%epatan gerak benda # sesudah tumbukan 6m5s7 82=>ke%epatan gerak benda # sesudah tumbukan 6m5s7 ;enis0jenis tumbukan antara lain tumbukan lenting sempurna tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tak lenting sama sekali. a. Tumbukan Lenting sempurna Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik. Pada tumbukan lenting sempurna ke%epatan benda setelah tumbukan dapat diketahui melalui persamaan0persamaan berikut.

Momentum sebelum tumbukan> momentum sesudah tumbukan m#8#@m282>m#8#=@m282= b. Tumbukan lenting sebagian Pada tumbukan lenting sebagian ke%epatan gerak benda akan berkurang.Besarn(a koe&isien restitusi dirumuskan sebagai berikut.

Momentum sebelum tumbukan> momentum sesudah tumbukan m#8#@m282>m#8#=@m282= %. Tumbukan tak lenting sama sekali Tumbukan tak lenting sama sekali mempun(ai perbedaan dengan dua tumbukan lainn(a. Perbedaan(a terletak pada massa total dan ke%epatan benda setelah bertumbukan serta arahn(a. 1umus tumbukan tak lenting sama sekali sebagai berikut. Momentum sebelum tumbukan> momentum sesudah tumbukan m#8#@m282>m#8#=@m282=


15 '*! A1likasi dan 7ontoh da0i Tumbukan

#. !ebutir peluru bermassa :C gram bergerak dengan ke%epatan sebesar :C m5s menumbuk balok ka(u bermassa # kg (ang sedang diam. Tentukan kelajuan balok jika peluru tertanam di dalam balok Pembahasan $iketahui 3 Massa peluru 6m#7 > :C gram > CC: kg Massa balok 6m27 > # kg Ke%epatan a*al peluru 68#7 > :C m5s Ke%epatan a*al balok 6827 > C 6balok diam7 $itan(a 3 kelajuan peluru dan balok setelah tumbukan 68=7 ;a*ab 3 1umus hukum kekekalan momentum jika dua benda men(atu setelah tumbukan 3 m# 8# @ m2 82 > 6m# @ m27 8= 6CC:76:C7 @ 6#76C7 > 6CC: @ #7 8= C @ C > #C: 8= C > #C: 8= 8= > C 5 #C: 8= > C'" m5s Kelajuan peluru dan balok setelah tumbukan adalah C'" m5s.

2. Benda A dan B masing0masing bermassa 2 kg bergerak saling mendekati dengan kelajuan 8A > E m.s J# dan 8 B > 4 m.s J#. ;ika kedua benda bertumbukan tidak lenting sama sekali maka kelajuan kedua benda sesudah bertumbukan adalah9 Pembahasan $iketahui 3 Massa benda A 6mA7 > 2 kg Massa benda B 6mB7 > 2 kg


16 Kelajuan a*al benda A 68A7 > 0E m5s Kelajuan a*al benda B 68 B7 > 4 m5s $itan(a 3 kelajuan kedua benda setelah tumbukan 68=7

;a*ab 3 mA 8A @ mB 8B > 6mA= @ mB7 8= 62760E7 @ 627647 > 62 @ 27 8= 0#2 @ ' > 4 8= 04 > 4 8= 8= > 04 5 4 8= > 0# m5s Kelajuan kedua benda setelah tumbukan adalah # m5s.

:. $ua benda masing0masing bermassa m# > : kg dan m 2 > 4 kg bergerak berla*anan arah saling mendekati dengan kelajuan 8# > #C m5s dan 8 2 > #2 m5s. Kedua benda bertumbukan dan setelah tumbukan keduan(a saling menempel. Ke%epatan kedua benda setelah tumbukan adalah Pembahasan $iketahui 3 Massa benda # 6m#7 > : kg Massa benda 2 6m27 > 4 kg Kelajuan benda # 68 #7 > 0#C m5s Kelajuan benda 2 68 27 > #2 m5s $itan(a 3 kelajuan kedua benda setelah tumbukan 68=7

;a*ab 3 m# 8# @ m2 82 > 6m#= @ m27 8= 6:760#C7 @ 6476#27 > 6: @ 47 8= 0:C @ 4' > " 8=


17 #' > " 8= 8= > #' 5 " 8= > 2E m5s Kelajuan kedua benda setelah tumbukan adalah 2E m5s.

BAB III #"NUTU# 5** Kesim1ulan

Hukum kekekalan momentum men(atakan bah*a +jika tidak ada ga(a luar (ang bekerja pada sistem maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan,. ketika menggunakan persamaan ini kita harus memerhatikan arah ke%epatan tiap benda.


1 Hu(gens ilmu*an berkebangsaan belkita melakukan eksperimen dengan menggunakan bola0bola bil(ar untuk menjelaskan hukum kekekalan momentum. Perhatikan uraian berikut. $ua buah bola pada gambar diatas bergerak berla*anan arah saling mendekati. Bola pertama massan(a m# bergerak dengan ke%epatan 8#. !edangkan bola kedua massan(a m2 bergerak dengan ke%epatan 82. ;ika kedua bola berada pada lintasan (ang sama dan lurus maka pada suatu saat kedua bola akan bertabrakan. !alah satu peristi*a (ang berhubungan erat dengan momentum dan impuls adalah tumbukan. Tumbukan merupakan peristi*a tabrakan antara dua benda karena adan(a gerakan. $alam tumbukan dua benda dapat sama0sama bergerak dapat juga satu benda bergerak dan benda lainn(a tidak bergerak. !elain itu arah gerak dua benda dapat searah dan dapat berla*anan arah. Tumbukan melibatkan dua hukum pokok dalam interaksi benda0benda (ang bergerak. $ua hukum tersebut adalah hukum kekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan momentum dapat ditulis sebagai berikut. m#8#@m282>m#8#=@m282=

5*'* Sa0an

Penulis

men(arankan

agar mempelajari materi Hukum

Kekekalan

Momentum dan Tumbukan agar dapat langsung dipraktekan agar pemba%a dapat memahami materi tersebut.

Da8ta0 #ustaka

Mediarman Bernard. 2CCD. )isika $asar. og(akarta 3 raha Ilmu htt"355pembelajaran&isikaun(.blogspot.%om52C#25#25hukum0kekekalan

momentum4.html $iakses pada #C April 2C#D http355&isikaone.%om5hukum0kekekalan0momentum5 $iakses pada #C April 2C#D


1! http355pekan&isikaCE.blogspot.%om52C##5C:5tumbukanC".html $iakses pada #C April 2C#D


Fisika Dasar - Hukum Kekekalan Momentum & Tumbukan

Recommend Documents