Topik Percobaan
Air Track (Hukum Kekekalan Momentum)
Tujuan Percobaan
Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan dapat :
Memahami hukum kekekalan momentum.
Dapat membedakan tumbukan elastis dengan tumbukan tidak elastis.
III. Alat dan Bahan
1. Rel Udara ( 1 buah ) 7. Beban ( 50 gram )
2. Kereta ( 2 kereta ) 8. Penghalang Cahaya ( 2 buah )
3. Pegas Tumbuk ( 2 buah ) 9. Velcro ( 2 )
4. Timer Counter ( 1 ) 10. Gerbang Cahaya ( 2 )
5. Tabung udara
6. Neraca Analitik
Landasan Teoritis dan Prosedur Pengukuran
Dasar Teori
Momentum didefinisikan sebagai hasi kali massa benda dengan kecepatannya, dan termasuk dalam besaran vektor.dalam system SI satuan momentum adalah kg m/s.Jika massa benda adalah m dan kecepatannya v, maka vektor dan besaran momentum dirumuskan dengan :
p = mv
p = mv
Semakin cepat suatu benda bergerak, semakin besar momentumnya.Dan semakin besar massa benda, semakin besar momentumnya.
Dari gambar di atas, tumbukan yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar di atas antara dua benda yang bermassa mA dan mB,dalam selang tumbukan yang singkat itu kedua benda saling memberikan gaya pada yang lainnya.Menurut hokum Newton ketiga,pada saat gaya FA yaitu
gaya yang bekera pada benda dan berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.
Perubahan momentum benda A akibat tumbukan ini adalah :
_
PA = FA dt = FA t
_
Dengan FA adalah harga rata-rata gaya FA dalam selang waktu tumbukan
t = t2 - t1
Perubahan momentum benda B akibat tumbukan adalah :
_
PB = FB dt = FB t
_
Dengan FB adalah harga rata-rata gaya FB dalam selang waktu tumbukan :
t = t2 - t1
Jika tidak ada gaya lain yang bekerja maka PA dan PB menyatakan perubahan momentum total masing masing benda.Tetapi telah di ketahui
_ _
Mislkan dua buah benda (A dan B) dengan massa m dan m bergerakdengan kecepatan vA dan vB .Kecepatan benda setelah tumbukan v'A dan v'B. Hukum kekekalan momentum dapat di tuliskan sebagai berikut :
mA . vA+ mB.. vB = mA . v'A + mB.. v'B
Jika dapat mengukur kecepatan kedua system sebelum dan sesudah tumbukan, massa benda bias diketahui, maka hukum kekekalan momentum dapat di buktikan.Agar dapat membedakan jenis tumbukan yaitu koefisien restitusi (e).
Tumbukan Lenting Sempurna
Tumbukan lenting sempurna (elastis sempurna), dengan e = 1.
Misalkan massa kedua benda sama besar mA = mB , dan benda A mua-mula diam vA = 0. Benda B mendekati dan menumbuk benda A dengan kecepatan vB Di dapatkan dan v'A = v'B dan vB = 0, artinya kedua benda bertukar kecepatan.
Untuk benda dengan massa berbeda, dan benda A mula-mula diam, persamaannya menjadi :
mB.. vB = mA . v'A + mB.. v'B
Tumbukan Tidak Lenting Sempurna
Tumbukan tidak lenting sempurna (tidak lenting sama sekali), dengan e = 0.
Misalkan benda A dan benda B sama besar mA = mB , benda Amula-mula diam, dan benda B bergerak dengan kecepatan V, setelah tumbukan kecepatan kedua benda sama besar, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ v.
Jika kedua benda memiliki kecepatan mula-mula tetapi untuk arah yang sama maka kecepatan benda setelah tumbukan menjadi v' = ½ (vA + vB ).
Jika massa kedua benda tidak sama maka persamaan menjadi :
mB.. vB =( mA + mB )
Prosedur Kegiatan
Percobaan Tumbukan Lenting sempurna.
1. Mengatur Timer Counter pada fungsi COLLISION.
2. Meletakan kereta diatas rel.
3. Kereta A dalam keadaan diam di antara 2 gerbang cahaya.
4. Mendorong kereta B sehingga bergerak dengan kecepatan vB yang besarnya dapat
diukur melalui gerbang cahaya G2.
5. Menahan kereta sehingga hanya satu kali melewati gerbang cahaya.
6. Mengamati waktu kereta melewati gerbang cahaya kemudian tekan tombol CHANGE
OVER untuk mengubah menjadi data kecepatan, dan mencatat pada tabel pengamatan.
7. Mengulangi percobaan diatas dengan mengubah massa pada kereta A,dan mencatat
hasilnya pada tabel pengamatan.
Percobaan Tumbukan tidak lenting sempurna.
Memasang Velcro pada kedua kereta dan penghalang cahaya hanya pada salah satu kereta.
Meletakan kereta A diantara kedua gerbang cahaya.
Mendorong kereta B sehingga menumbuk kereta A (setelah tumbukan kedua kereta akan bergerak sama-sama).
Mengamati kecepatan kereta melewati gerbang cahaya sebelum dan sesudah tumbukan pada Timer Counter kemudian catat pada tabel pengamatan.
Mengulangi langkah 2 sampai dengan langkah 4 dengan beban tambahan pada kereta A kemudian mencatat pada tabel pengamatan.
Data Hasil Pengamatan
Data Hasil Pengukuran.
Tabel Pengamatan Tumbukan elastis dengan mA = mB dan vA= 0
No
Sebelum tumbukan
Setelah tumbukan
Benda A
Benda B
Benda A
Benda B
VA
PA
VB
PB
V'A
P'A
V'B
P'B
1
0
0
44,8
6193,152
28,1
3884,544
16,7
2308,608
2
0
0
13,1
1810,944
9,6
1327,104
3,5
483,84
Tabel Pengamatan Tumbukan elastis dengan mA mB dan vA= 0
No
Sebelum tumbukan
Setelah tumbukan
Benda A
Benda B
Benda A
Benda B
VA
PA
VB
PB
V'A
P'A
V'B
P'B
1
0
0
32,0
4423,68
16,0
3013,6
10,200
1410,048
2
0
0
24,8
3428,352
14,0
2636,9
5,75
791,424
Tabel Pengamatan Tumbukan tidak lenting sama sekali dengan mA = mB dan vA = 0
No
Sebelum tumbukan
Setelah tumbukan
Benda A
Benda B
Benda A
Benda B
VA
PA
VB
PB
V'A
P'A
V'B
P'B
1
0
0
30,2
4195,38
10,3
430,88
10,3
1430,88
2
0
0
24,6
3417,93
6,60
916,87
6,60
9186,87
Tabel Pengamatan Tumbukan nonelastis dengan mA mB dan vA = 0
No
Sebelum tumbukan
Setelah tumbukan
Benda A
Benda B
Benda A
Benda B
VA
PA
VB
PB
V'A
P'A
V'B
P'B
1
0
0
20,6
2861,79
4,05
765,00
4,05
562,63
2
0
0
17,6
2444,99
3,70
698,89
3,70
514,0
Analisis Data dan Jawaban Tugas
Tabel I
VI B = V B - VI A
VI B = 44,8 – 28,1
VI B = 16,7
PB = mB.VB
PB = 6193,152 gr cm/s
PIA = VIA . ma
= 3884,544 gr cm/s
PIB = VIB . mb
= 16,7 . 138,24 = 2308,608 gr cm/s
VI B = V B - VI A
= 3,5
PB = mb . VB
= 138,24 . 13,1
= 1810,944 gr cm/s
PIA = ma . VIA
= 1327,104 gr cm/s
PIB = VIB . mb
= 3,5 . 138,24
= 483,84 gr cm/s
Tugas:
Dapatkah hasil percobaan yang diperoleh menunjukkan bahwa hukum kekekalan momentum berlaku?
Adakah pengaruh jarak terhadap hokum kekekalan momentum?
Apakah syarat-syarat yang harus dipenuhi sehingga hukum kekekalan momentum berlaku?
Berikan kesimpulan dari percobaan di atas.
Faktor-faktor apakah yang dapat mempengaruhi berlakunya hukum kekekalan momentum pada sebuah tumbukan?
Jawab:
Dapat, karena dalam selang tumbukan yang sangat singkat kedua benda saling memberikan gaya pada yang lainnya. Menurut hukum Newton ketiga, pada saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A.
Pengaruh jarak dalam terhadap hukum kekekalan Momentum adalah :
V = s
T
ket; V = Kecepatan
s = Jarak
t = Waktu
Hubungan terhadap hukum kekekalan momentum
P = m. v
Ket: P = Momentum
m = Massa
v = Kecepatan
Sehingga dalam pemakaian atau pengaplikasiannya terdapat adanya suatu hubungan antar rumus
Syarat-syaratnya
Kedua benda saling memberikan gaya pada yang lainnya
Hukum Newton ketiga, pada saat gaya FA yaitu gaya yang bekerja pada benda A oleh benda B sama besar dan berlawanan arah dengan gaya FB yaitu gaya pada benda B oleh benda A
Berdasarkan percobaan di atas dapat disimpulkan
- Bahwa dalam hukum Kekekalan Momentum dapat dibagi atas tumbukan lenting sempurna dan tumbukan tidal lenting sempurna.
Bahwa gerakan suatu benda yang bertabrakan atau bertumbukan dengan benda lainnya dpat ditentukan apabila gaya yang bekerja selama benda-benda itu bertumbukan diketahui. Sering kali gaya itu tidak diketahui, tetapi dengan prinsip kekekalan momentum yaitu massa suatu benda dikali kecepatan suatu benda maka dapat diselesaikan.
Faktor-faktor yang mempengaruhinya:
Adanya pengaruh jarak, waktu, kecepatan serta masa benda dalam suatu kekekalan momentum.
Adanya gaya yang bekerja pada saat benda-benda itu bertumbukan.
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa
1. Dengan dilakukannya percobaan, maka diharapkan mahasiswa telah memahami tentang hukum kekekalan momentum.
2. Dengan dilakukannya percobaan ini mahasiswa telah diajarkan cara membandingkan tumbukan elastis dengan tumbukan tidak elastis.
Saran
Diharapkan dalam penjelasan tentang materi percobaan dijelaskan lebih terperinci terlebih dalam hal perhitungan. Agar mahasiswa dapat mendapatkan hasil yang maksimal.
Daftar Pustaka
Tim Pengajar Fisika Dasar. 2009. PETUNJUK PRAKTIKUM FISIKA DASAR. PALANGKARAYA.
Beiser, Arthur. 1981. Basic Consept of Physic. Addison : Wesley.
Hallliday, Resnick. 1984. Fisika Jilid I dan II. Jakarta : Erlangga.
Hikam, M. 2005. Eksperimen Fisika Dasar Untuk Perguruan Tinggi. Jakarta : Prenada Media.
FKIP Ujung Pandang. 1982. Praktikum Fisika Dasar. Ujung Pandang : Laboratorium Fisika.
