Hukum Kekekalan Momentum
Jika suatu benda mengalami tumbukan atau benturan, maka pada masing - masing benda tersebut akan terjadi perubahan momentum. Tetapi jumlah momentum dari benda benda yang bertumbukan selalu sama antara sebelum dan sesudah tumbukan terjadi. Dengan kata lain jumlah momentum benda ketika belum terjadi tumbukan akan selalu sama dengan jumlah momentum benda setelah terjadi tumbukan. Prinsip ini dikenal dengan istilah hukum kekekalan momentum yang secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:P1 + p2 = p1’ + p2’
Pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda tersebut. Permusan di atas dapat juga dituliskan sebagai berikut:
m1 . v1 + m2 . v 2= m1 . v1’ + m2 . v 2’
Dengan : P1, P2 = momentum benda 1 dan 2 sebelum tumbukan
P1, P2 = momentum benda 1 dan 2 sesudah tumbukan
m1, m2 = massa benda 1 dan 2
v1, v2 = kecepatan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan
v2’, v2’ = kecepatan benda 1 dan 2 sesudah tumbukan.
Jenis – jenis Tumbukan
Untuk sistem dua benda yang bertumbukan, momentum sistem adalah tetap, asalkan pada sistem tidak bekerja gaya luar.
a. Tumbukan lenting sempurna adalah jenis tumbukan dimana energi kinetik sistem tetap. Kecepatan relatif sesudah tumbukan sama dengan minus kecepatan relatif sebelum tumbukan. Persamaan yang berlaku :
Δv’ = - Δ v
V2’ – v1’ = - (v2 – v1)
b. Tumbukan lenting sebagian adalah jenis tumbukan yang disertai terjadinya pengurangan energi kinetik sistem
c. Tumbukan tak lenting sama sekali adalah jenis tumbukan yang setelah tumbukan kedua benda bergabung dan bergerak bersama-sama. Karena pada tumbukan tak lenting sama sekali kedua benda bersatu sesudah tumbukan maka berlaku hubungan kecepatan sesudah tumbukan,
Sebagai : v2’ = v1’ = v’ sehingga persamaan momentum menjadi :
m1.v1 + m2 . v2 = (m1 + m2) v’
Misalkan benda yang datang bermassa m1 dengan kecepatan v1 dan benda kedua yang diam bermassa m2 dengan kecepatan v2, energi kinetik awal sistem :
Energi kinetik akhir sistem :
Koefisien Restitusi
Koefisien restitusi (diberi lambang e) adalah negatif perbandingan antara kecepatan relatif sesudah tumbukan dengan kecepatan relatif sebelum tumbukan.
Nilai koefisien restitusi adalah antara nol dan satu (0 ≤ e ≤1 ). Untuk tumbukan lenting sempurna e = 1, sedangkan untuk tumbukan tak lenting sama sekali e = 0. jika sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian b1 terhadap lantai dan setelah menumbuk lantai, bola terpantul setinggi b2, maka berlaku :
Prinsip Kerja Roket dan Mesin Jet
Roket dan mesin jet bekerja berdasarkan hukum III Newton dan hukum kekekalan momentum. Bedanya roket membawa pembakar oksigen dalam tangkinya, sedangkan mesin jet mengambil oksigen dari udara disekitarnya. Gaya dorong yang bekerja pada roket atau mesin jet dapat dihitung dengan persamaan :
Dengan p = perubahan momentum gas yang disemburkan.
Contoh Soal :
1. Sebuah meriam yang massanya 950 kg menembakkan peluru yang massanya 50 kg. Jika saat diledakkan meriam terdorong ke belakang dengan kecepatan 20 m/s. tentukan kecepatan keluarnya peluru dari moncong meriam !
Jawab :
Mm = 950 kg ; mp = 50 kg v = 0 m/s ; vm’ = -20 m/s
Ditanya : vp’ … ?
Jawab :
Mm .v + mp . v = Mm .vm’ + mp . vp’
950 . 0 + 50 . 0 = 950 . (-20) + 50 . vp’
0 + 0 = - 19.000 + 50 vp’
19.000 = 50 vp’
vp’ = 19.000 = 380 m/s
50
2. Sebuah rudal yang massanya 5 ton, dalam waktu 10 s kecepatannya berubah dari 0 m.s menjadi 30 m/s. tentukan gaya dorong gas yang semburkan !
Jawab :
Diketahui :
M = 5 ton = 5.000 kg ; Δt = 10 s ; v1 = 0 m/s v2 = 30 m/s
Ditanya : F … ?
Dijawab :
F = Δp = Δ (m.v) = m (v2 – v1)
Δt Δt Δt
F = 5000 (30-0) = 150.000 = 15.000 N
10 10
Belum ada tanggapan untuk "Tumbukan dan Hukum Kekekalan Momentum"
Posting Komentar