MAKALAH FISIKA KELAS 11 : MOMENTUM LINEAR DAN MOMENTUM IMPULS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Peningkatan kualitas pendidikan adalah suatu tugas dan tanggung jawab semua pihak yang dilakukan. Terutama dalam pengembangan pelajaran di sektor pendidikan. Untuk itu penyusun menulis makalah ini untuk menjelaskan dari Impuls dan Momentum Linear yang tidak mudah untuk di fahami oleh setiap individu.

Sebelum kita mengetahui latar belakang pembahasan Impuls dan Momentum Linear maka terlebih dahulu kita pahami apa yang dimaksud dengan Impuls dan Momentum Linear. Impuls adalah besaran vektor yang arahya sejajar dengan arah gaya dan Menyebabkan perubahan momentum dan Momentum Linear adalah momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus

Pernahkah menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan. apa yang terjadi ketika dua kendaraan bertabrakan. kondisi mobil atau sepeda motor mungkin hancur berantakan. Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear danmomentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum

Penjelasan di atas merupakan contoh dari kehidupan sehari-hari yang berkaitan dengan Impuls dan momentum linear, dengan Hukum Newton II yang diturunkan menjadi impuls dan momentum linear, tumbukan, pusat massa yang akan dijelaskan dalam makalah ini serta pembahasan yang bersangkutan dengan penjelasan Impuls dan momentum          

BAB II

PEMBAHASAN

2.1      Pengertian Impuls Dan Momentum Linear

     Impuls

·      Hasil kali gaya dengan selang waktu singkat bekerjanya gaya terhadap benda yang menyebabkan perubahan momentum.

·      Impuls Adalah hasil kalo ggaya dan waktu gaya berkerja, atau (gaya) X (waktu gaya tersebut bekerja) =Ft. Impuls adalah besaran vector denganarah sejajar arah gaya. Satuan impuls adalah Ns dalam SI.

Momentum

·   Ukuran kesukaran untuk memberhentiikan suatu benda yang sedang bergerak. Makin sukar memberhentikannya, makin besar momentumnya. Momentum Disebabkan adanya impuls serta Besar dan arahnya = besar dan arah impuls

·   Momentum linier benda adalah hasil kali massa dan kecepatannya; atau (massa benda) X ( kecepatan benda) = mv

·   Momentum adalah besaran vector; arahnya adalah arah vector kecepatan. Satuan momentum adalah kg m/s dalamSI

Impuls menyebabkan peubahan momentum

·      Perubahan momentum yang disebabkan syatu impuls, besar dan arahnya adalah sama dengan besar dan arah impuls, maka dari itu,  gaya tetap F yang bekerja pada benda bermassa m selama waktu t, dapat mengubah kecepatan benda dari v₀ menjadi v_f, hingga :

Impuls = perubahan momentum atau

Ft – m (v_{f –} v₀)

     

Hukum kekekalan momentum linier

·      Jika resultan gaya-gaya luar pada sekumpulan benda adalah nol, maka jumlah vector momentum pada benda-benda itu adalah konstan.

           Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear danmomentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Dirimu jangan bingung ketika membaca buku pelajaran fisika yang hanya menulis “momentum”. Yang dimaksudkan buku itu adalah momentum linear. Seperti pada gerak lurus, kita seringkali hanya menyebut kecepatan linear dengan “kecepatan”. Tetapi yang kita maksudkan sebenarnya adalah “kecepatan linear”. Momentum linear merupakan momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus, sedangkan momentum sudut dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan melingkar

momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut

p = m .v

   

atau

P = m.v1 – m.v0

Apabila pada t1 kecepatan v1 dan pada t2 kecepatan adalah v2 maka :

F (T1 − T2) = m.v2 – m.v1

            p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan benda.  Sedangkan T adalah aksi gaya. Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar alias nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Terus arah momentum bagaimana-kah ? 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.

            Jika Partikel dengan massa m bergerak sepanjang garis lurus, gaya F pada partikel dianggap tetap dengan arah sejajar gerak partikel jadi Jika kecepatan (v) partikel pada t = 0 adalah Vo maka kecepatan pada waktu t adalah

Apabila                                          V = Vo + at

                                                     ( V = Vo + at ) m

                                                      Vm = Vo. m + M.at

                                                      Vm = Vo.m + F.t

m.V  –  m.Vo = F.t

 Perubahan momentum linear = m.v – m.Vo

Impuls gaya = F.t

Momentum total dalam sistem tersebut  adalah konstan.

1.    Sistem terisdasi adalah sistem yang terbebas dari pengaruh gaya luar

2. Koefisien restutusi bilangan positif berkisar 0-1 yang menunjukkan ukuran keelastian benda-benda bertumbuhan

3.    Hukum newton II dapat menyatakan bahwa gaya resultan sama dengan laju perubahan momentum

4.  Hukum newton III menyatakan bahwa dalam setiap interaksi terdapat dua pasang gaya yang bekerja pada kedua benda yang berinteraksi tersebut.

2.2       HUBUNGAN MOMENTUM DENGAN HUKUM II NEWTON

Pada pokok bahasan Hukum II Newton, kita telah belajar bahwa jika ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Jika dirimu masih bingung dengan Hukum II warisan Newton, sebaiknya segera meluncur ke TKP dan pelajari dulu. Nah, apa hubungan antara hukum II Newton dengan momentum ? yang benar, bukan hubungan antara Hukum II Newton dengan momentum tetapi hubungan antara gaya total denganmomentum. Sekarang pahami penjelasan berikut ini.

Misalnya ketika sebuah mobil bergerak di jalan dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Nah, untuk mengurangi kecepatan mobil pasti dibutuhkan gaya (dalam hal ini gaya gesekan antara kampas dan ban ketika mobil direm). Ketika kecepatan mobil berkurang (v makin kecil), momentum mobil juga berkurang. Demikian juga sebaliknya, sebuah mobil yang sedang diam akan bergerak jika ada gaya total yang bekerja pada mobil tersebut (dalam hal ini gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin).Ketika mobil masih diam, momentum mobil = 0. pada saat mobil mulai bergerak dengan kecepatan tertentu, mobil tersebut memiliki momentum. Jadi kita bisa mengatakan bahwa perubahan momentum mobil disebabkan oleh gaya total. Dengan kata lain, laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Ini adalah hukum II Newton dalam bentuk momentum. Newton pada mulanya menyatakan hukum II newton dalam bentuk momentum. Hanya Hukum II Newton yang  menyebut hasil kali mv sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.

2.3       HUBUNGAN MOMENTUM LINEAR DAN IMPULS

            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 : 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.

Contoh soal :

1.    Sebuah mobil massanya bergerak dengan kecepatan 90 km/jam. Berapakah momentum mobil tersebut?

m = 1 ton = 1000kg

v = 90 km/jam = 25 m/s

p = m.v

p = 1000.25

p = 25000 Ns

2.    Sebuah Partikel 5 kg bergerak sepanjang sumbu x dengan kecepatan awal 3 m/det suatu gaya F sebesar -6 N beraksi selama 5 detik. Hitung kecepatan akhir dari partikel tersebut.

Jawab :

F.t = m (v-v0)

-6.5 = 5 (v – 3)

-30 = -15v

15v  = -30

V akhir =  -2 m/detik

 Hukum Kekekalan Momentum. Tidak peduli berapapun massa dan kecepatan benda yang saling bertumbukan, ternyata momentum total sebelum tumbukan = momentum total setelah tumbukan. Hal ini berlaku apabila tidak ada gaya luar alias gaya eksternal total yang bekerja pada benda yang bertumbukan. Jadi analisis kita hanya terbatas pada dua benda yang bertumbukan, tanpa ada pengaruh dari gaya luar Sekarang perhatikan gambar di bawah ini.

BAB III

TUMBUKAN

3.1      Pengertian Tumbukan

           Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk :

Macam tumbukan yaitu :

§  Tumbukan elastis sempurna, yaitu tumbukan yang tak mengalami perubahan energi. Koefisien restitusi e = 1

§  Tumbukan elastis sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi

§  mekanik sebab ada sebagian energi yang diubah dalam bentuk lain, misalnya panas. Koefisien restitusi 0 < e < 1

§  Tumbukan tidak elastis , yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik dan kedua benda setelah tumbukan melekat dan bergerak bersama-sama. Koefisien restitusi e = 0

Tumbukan dan ledakan

            Pada kedua jenis perisiwa ini jumlah semua vector momentum sebelumdan sesudah peristiwa adalah sama. Jumlah ini tidak berubah. Momentum pada tumbukan antara dua benda bermassa m1 dan m2 :

Momentumtotal sebelum tumbukan = momentum total sesudah tumbukan

m₁ u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling bertumbukan. Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya disebabkan karena tabrakan (tumbukan) antara dua kendaraan, baik antara sepeda motor dengan sepeda motor, mobil dengan mobil maupun antara sepeda motor dengan mobil. Demikian juga dengan kereta api atau kendaraan lainnya. Hidup kita tidak terlepas dari adanya tumbukan. Ketika bola sepak ditendang David Beckham, pada saat itu juga terjadi tumbukan antara bola sepak dengan kaki Abang Beckham. Tampa tumbukan, permainan billiard tidak akan pernah ada. Demikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika masih kecil. Masih banyak contoh lainnya yang dapat anda temui dalam kehidupan sehari-hari. Ayo dipikirkan… Pada pembahasan mengenai momentum dan impuls, kita telah meninjau hubungan antara momentum benda dengan peristiwa tumbukan. Hukum Kekekalan Momentum yang telah diulas sebelumnya juga selalu ditinjau ketika dua benda saling bertumbukan.

Pada kesempatan ini kita akan mempelajari peristiwa tumbukan secara lebih mendalam dan mencoba melihat hukum-hukum fisika apa saja yang berlaku ketika benda-benda saling bertumbukan.

BAB IV

PUSAT MASSA

        Berhubung system partikel nerupatakan sekumpulan banyak partikel yang setiap partikel penyusunnya bersifat saling bebas, maka dapatmenjadi bahwa salah satu partikel penyusunnya bersifat saling bebas, maka dapat terjadi bahwa salah satu partikel bergerak ke kiri dan yang lain ke kanan. Paparan subbab ini mengenai pusat massa, baik mengenai vector posisi,  kecepatan maupun momentum linear dari system partikel. Besaran itu dapat berupa besaran yang menyangkut pusat massa system partikel terhadap titik asal, masing-masing partikel terhadap titik asal, ataupun setiap partikel terhadap pusat massanya.

        Dikenal istilah vector posisi pusat massa system partikel, yang berlambang r_pm. Vekror posisi pusat massa (pm) adalah posisi resultan dari semua partikel penyusun system itu. Ini berarti posisi sintem dapat diwakili sebuah titik. Titik itu disebut pusat massa. Adapun massanya senilai dengan jumlah massa semua penyusun system partikel. System partikel memiliki pm yang berada di posisi r_pm relative terhadap titik asal koordinat ( o). diperlihatkan pulaparikel i bermassa mi berada di posisi r_i dari 0, dan partikel j bermassa m_j diposisi rj juga relative terhadap 0, tentu saja partikel bermassa lebih besar lebih boleh jadi berada di dekat pusat massa system partikel. Ini berarti posisi pm diberi bobot oleh semua massa penyusunnya.

      

4.1       Pengertian Pusat Massa

        Dalam gerak translasi, tiap titik pada benda mengalami pergeseran yang sama dengan titik lainnya sepanjang waktu, sehingga gerak dari salah satu partikel dapat menggambarkan gerak seluruh benda. Tetapi, walaupun di dalam geraknya, benda juga berotasi atau bervibrasi, akan ada satu titik pada benda yang bergerak serupa dengan gerak partikel, titik tersebut disebut pusat massa.

        Berikut ini dipaparkan gerak pusat massa yang dinyatakan dalam besaran momentum linier, tenaga gerak dan momentum sudut. Selain itu, nantinya juga bisa diperoleh tenaga gerak dan momentum sudut relative terhadap pusat massanya. Itu disebut tenaga gerak dan momentum sudut internal system partikel.

DAFTAR PUSTAKA

Efrizon Umar, 2007, Fisika dan Kecakapan Hidup, Geneca Exact, Jakarta

Frederick. J Buechec, 1989, Fisika Edisa Kedelapan, Erlangga

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Tri Kontoro Priyambodo, Bambang Muldaka, Eka jati, 2009, Fisika Dasar, Andi, Jakarta

Bagikan Artikel ini