Definisi Momentum
Momentum adalah sebuah nilai dari perkalian materi yang bermassa / memiliki bobot dengan pergerakan / kecepatan. Dalam Fisika momentum dilambangkan dengan huruf ‘p’, secara matematis momentum dapat dirumuskan :
p= m . v
p = momentum, m = massa, v = kecepatan / viscositas (dalam fluida)
Momentum akan berubah seiring dengan perubahan massa dan kecepatan. Semakin cepat pergerakan suatu materi/benda akan semakin besar juga momentumnya. Semakin besar momentum, maka semakin dahsyat kekuatan yang dimiliki oleh suatu benda. Jika materi dalam keadaan diam, maka momentumnya sama dengan nol. Sebaliknya semakin cepat pergerakannya, semakin besar juga momentumnya. (Filosofi : Jika manusia tidak mau bergerak / malas, maka hasil kerjanya sama dengan nol).
Definisi Impuls
Impuls adalah selisih dari momentum atau momentum awal dikurangi momentum akhir. Dalam Fisika impuls dilambangkan dengan simbol / huruf "I". Secara matematis impuls dirumuskan :
I = p2 – p1 = ∆p
I = m.v2 – m.v1
I = m(v2 – v1)
I = m. ∆v
Karena m = F/a (bisa dibaca di Aplikasi Hukum Newton Dalam Kehidupan) , maka :
I = F/a . ∆v
I = [F/(∆v/∆t)] . ∆v
I = F . ∆t
F = I/∆t
I = impuls, p1 = momentum awal, p2 = momentum akhir, F = gaya, ∆t = waktu sentuh, ∆v = selisih kecepatan
Nah, dari rumus F = I/∆t inilah letak pemanfaatan aplikasi momentum dan impuls. Semakin kecil waktu sentuh, maka semakin besar gaya yang akan diterima benda. Semakin lama waktu sentuh, maka semakin kecil gaya yang diterima benda.
Aplikasi Momentum dan Impuls
Mobil di desain untuk mudah penyok, hal ini bertujuan untuk memperbesar waktu sentuh untuk memperkecil gaya yang diterima oleh pengendara. Dengan demikian diharapkan, keselamatan pengemudi lebih dapat terjamin. Jika kecepatannya besar, maka gaya yang diterima akan besar, sehingga pengendara akan mengalami kecelakaan yang fatal. Jadi pesan saya jangan ngebut, walaupun mobil sudah di design sedemikian rupa.
Balon udara pada mobil juga bertujuan untuk memperlambat waktu sentuh antara kepala pengemudi dengan setir mobil. Ingat, semakin besar waktu sentuh, maka semakin kecil gaya yang akan mengenai kepala pengemudi. Sabuk pengaman juga fungsi dan cara kerjanya sama dengan balon udara pada mobil, yakni untuk mengurangi waktu sentuh antara pengemudi dengan dashboard mobil pada saat bersentuhan.
JENIS-JENIS TUMBUKAN
Perlu
anda ketahui bahwa biasanya dua benda yang bertumbukan bergerak
mendekat satu dengan yang lain dan setelah bertumbukan keduanya bergerak
saling menjauhi. Ketika benda bergerak, maka tentu saja benda memiliki
kecepatan. Karena benda tersebut mempunyai kecepatan (dan massa), maka
benda itu pasti memiliki momentum (p = mv) dan juga Energi Kinetik (EK = ½ mv2).
TUMBUKAN LENTING SEMPURNA
Tumbukan
lenting sempurna tu maksudnya bagaimanakah ? Dua benda dikatakan
melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik
kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah
tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum
Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik.
Sekarang
mari kita tinjau persamaan Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan
Energi Kinetik pada perisitiwa Tumbukan Lenting Sempurna. Untuk memudahkan pemahaman dirimu, perhatikan gambar di bawah.
Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2.
Kedua benda itu bertumbukan dan terpantul dalam arah yang berlawanan.
Perhatikan bahwa kecepatan merupakan besaran vektor sehingga dipengaruhi
juga oleh arah. Sesuai dengan kesepakatan, arah ke kanan bertanda
positif dan arah ke kiri bertanda negatif. Karena memiliki massa dan
kecepatan, maka kedua benda memiliki momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan.
Secara matematis, Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut :
Keterangan :
m1 = massa benda 1, m2 = massa benda 2
v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan dan v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan
v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan, v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan
Jika dinyatakan dalam momentum,
m1v1 = momentum benda 1 sebelum tumbukan, m1v’1 = momentum benda 1 setelah tumbukan
m2v2 = momentum benda 2 sebelum tumbukan, m2v’2 = momentum benda 2 setelah tumbukan
Pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku juga Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut :
TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN
Pada
tumbukan lenting sebagian, Hukum Kekekalan Energi Kinetik tidak berlaku
karena ada perubahan energi kinetik terjadi ketika pada saat tumbukan.
Perubahan energi kinetik bisa berarti terjadi pengurangan Energi Kinetik
atau penambahan energi kinetik. Pengurangan energi kinetik terjadi
ketika sebagian energi kinetik awal diubah menjadi energi lain, seperti
energi panas, energi bunyi dan energi potensial.
Hal ini yang membuat total energi kinetik akhir lebih kecil dari total
energi kinetik awal. Kebanyakan tumbukan yang kita temui dalam kehidupan
sehari-hari termasuk dalam jenis ini, di mana total energi kinetik
akhir lebih kecil dari total energi kinetik awal. Tumbukan antara
kelereng, tabrakan antara dua kendaraan, bola yang dipantulkan ke lantai
dan lenting ke udara, dll.
Sebaliknya,
energi kinetik akhir total juga bisa bertambah setelah terjadi
tumbukan. Hal ini terjadi ketika energi potensial (misalnya energi kimia
atau nuklir) dilepaskan. Contoh untuk kasus ini adalah peristiwa
ledakan.
Suatu tumbukan lenting
sebagian biasanya memiliki koofisien elastisitas (e) berkisar antara 0
sampai 1. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
Bagaimana
dengan Hukum Kekekalan Momentum ? Hukum Kekekalan Momentum tetap
berlaku pada peristiwa tumbukan lenting sebagian, dengan anggapan bahwa
tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda yang bertumbukan.
TUMBUKAN TIDAK LENTING SAMA SEKALI
Bagaimana
dengan tumbukan tidak lenting sama sekali ? suatu tumbukan dikatakan
Tumbukan Tidak Lenting sama sekali apabila dua benda yang bertumbukan
bersatu alias saling menempel setelah tumbukan. Salah satu contoh
populer dari tumbukan tidak lenting sama sekali adalah pendulum
balistik. Pendulum balistik merupakan sebuah alat yang sering digunakan
untuk mengukur laju proyektil, seperti peluru. Sebuah balok besar yang
terbuat dari kayu atau bahan lainnya digantung seperti pendulum. Setelah
itu, sebutir peluru ditembakkan pada balok tersebut dan biasanya peluru
tertanam dalam balok. Sebagai akibat dari tumbukan tersebut, peluru dan
balok bersama-sama terayun ke atas sampai ketinggian tertentu
(ketinggian maksimum). Lihat gambar di bawah…
Apakah pada Tumbukan Tidak Lenting Sama sekali berlaku hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik ?
Perhatikan
gambar di atas. Hukum kekekalan momentum hanya berlaku pada waktu yang
sangat singkat ketika peluru dan balok bertumbukan, karena pada saat itu
belum ada gaya luar yang bekerja. Secara matematis dirumuskan sebagai
berikut :
m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2
m1v1 + m2(0) = (m1 + m2) v’
m1v1 = (m1 + m2) v’—- persamaan 1
Tidak ada komentar:
Posting Komentar