FISIKA FISIKA FISIKA Momentum, Impuls & Tumbukan $$ 07/04/2017 10:40 MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA KELAS XI.IPA SEKOLAH MENENGAH ATAS FISIKA FISIKA FISIKA Momentum, Impuls & Tumbukan Momentum, Impuls & Tumbukan Disusun oleh : Please wait . . . . . . to : Febri Masda, S.Pd NIP. 19740201 199802 1 001 DEPARTEMEN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN SMA NEGERI 11 KOTA JAMBI

SK – KD Standar Kompetensi Kompetensi Dasar Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanikan benda titik. Kompetensi Dasar Menunjukkan hubungan antara konsep impuls dan momentum untuk menyelesaikan masalah tumbukan.

Indikator Mendefinisikan pengertian tumbukan Mendefinisikan pengertian tumbukan lenting sempurna Mendefinisikan pengertian tumbukan lenting sebagian Mendefinisikan pengertian tumbukan tidak lenting sama sekali Merumuskan persamaan tumbukan lenting sempurna Merumuskan persamaan tumbukan lenting sebagian Merumuskan persamaan tumbukan tidak lenting sama sekali

Fenomena Impuls, Momentum & Tumbukan Coba Arah 1 Febri Masda ©2014 Click pada gambar stick untuk memukul x Arah pukulan manakah yang dapat memasukkan bola biru ke lubang-X?

Fenomena Impuls, Momentum & Tumbukan Coba Arah 2 Febri Masda ©2014 Click pada gambar stick untuk memukul x Arah pukulan manakah yang dapat memasukkan bola biru ke lubang-X?

Fenomena Impuls, Momentum & Tumbukan Coba Arah 3 Febri Masda ©2014 Click pada gambar stick untuk memukul x Arah pukulan manakah yang dapat memasukkan bola biru ke lubang-X?

Fenomena Impuls, Momentum & Tumbukan Coba Arah 3 dengan pukulan yang lebih keras Febri Masda ©2014 Click pada gambar stick untuk memukul x Arah pukulan manakah yang dapat memasukkan bola biru ke lubang-X?

Impuls, Momentum, dan Tumbukan Tahukah Anda? Permainan bilyard merupakan salah satu contoh peristiwa yang sangat berkaitan dengan konsep Fisika, yaitu tentang : Impuls, Momentum, dan Tumbukan Materi

Impuls I = F . t Impuls adalah hasil kali gaya dengan selang waktu. Impuls dapat merubah momentum suatu benda. Secara matematis dituliskan : Keterangan : I = Impuls (N s) F = Gaya (N) t = waktu (s) Impuls termasuk besaran vektor; arah suatu Impuls searah dengan arah gayanya. Misal : arah ke kanan bertanda + maka arah ke kiri bertanda – atau sebaliknya. I = F . t

Contoh Soal : Sebuah bola ditendang dengan gaya sebesar 70 Newton. Kontak antara kaki dengan bola berlangsung selama 0,8 s. Hitunglah Impuls yang terjadi saat kaki menumbuk bola! Diket : F = 70 N t = 0,8 s Ditanya : I = …? Jawab : I = F . t I = 70 N. 0,8 s I = 56 Ns

Momentum Momentum suatu benda adalah hasil kali massa dengan kecepatannya. Secara matematis dituliskan : Keterangan : p = momentum ( kg m/s) = (N s) m = massa benda (kg) v = kecepatan (m/s) Momentum termasuk besaran vektor; arah suatu momentum searah dengan arah kecepatannya. Misal : arah ke kanan bertanda (+) maka arah ke kiri bertanda (–) atau sebaliknya. p = m . v

Contoh Soal : Hitunglah momentum yang dimiliki oleh: Sebuah sepeda 20 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 54 km/jam; Sebutir kelereng 50 gram yang sedang bergerak dengan kecepatan 4 m/s Jawab : a. p = m . v p = 20 kg . 54 (5/18) m/s p = 300 kg.m/s p = 300 Ns b. p = m . v p = 0,05 kg . 4 m/s p = 0,2 kg.m/s p = 0,2 Ns

Contoh Soal : Dua bola A dan B masing-masing bermassa 300 gram bergerak saling mendekat dengan kecepatan 4 m/s dan 2 m/s seperti pada gambar. Berapakah momentum masing- masing bola tersebut? vA vB A B Jawab : pA = mA . vA pA = 0,3 kg . 4 m/s pA = 1,2 kg.m/s pA = 1,2 Ns pB = mB . vB pB = 0,3 kg . (-2 m/s) pB = -0,6 kg.m/s pB = -0,6 Ns

Mengapa bola putih bergerak? Mengapa bola biru bergerak?

Hubungan Impuls dan Momentum Impuls dapat merubah momentum suatu benda. Oleh karena itu tentu ada hubungan antara Impuls dan Momentum. Hubungan yang dimaksud adalah bahwa Impuls sama dengan perubahan momentum. Secara matematis dituliskan : I = p F.t = m.v F.t = m.(v2 – v1)

Contoh Soal : Gaya sebesar 60 N diberikan kepada stick bilyard dengan arah menuju bola putih. Kontak antara stick dengan bola berlangsung selama 0,2 sekon. Jika massa bola 300 gram, dan bola mula-mula diam, hitunglah kecepatan bola setelah menerima Impuls dari stick ! Diket : F = 60 N ; t = 0,2 s ; m = 0,3 kg v1 = 0 Ditanya : v2 = …? Jawab : I = p F. t = p2 – p1 F. t = mv2 – mv1 60 . 0,2= 0,3v2 – 0,3. 0 12= 0,3v2 v2= 12/0,3 = 40 m/s

Contoh Soal : Sebuah benda yang massanya 1,5 kg dalam keadaan diam, dipukul dengan gaya F sehingga bergerak dengan kecepatan 6 m/s, dan pemukul menyentuh bola selama 0,02 sekon. Hitunglah Impuls dan gaya yang bekerja ! Penyelesaian : I = m . Δv I = m . (v2 – v1) I = 1,5 .(6 - 0) I = 9 Ns

Hukum Kekekalan Momentum “Pada setiap peristiwa tumbukan, jumlah momentum sebelum dan sesudah tumbukan selalu tetap (sama)” v1 v’1 v’2 v2 play Secara matematis ditulis : Keterangan : v1 dan v2 = kecepatan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan v'1 dan v’2 = kecepatan benda 1 dan 2 setelah tumbukan

Contoh Soal : Pada gambar (animasi) di bawah ini, diketahui massa bola 1 dan bola 2 adalah 300 gr dan 100 gr. Kecepatan kedua bola sebelum tumbukan adalah sama 4 m/s, tetapi berlawanan arah (saling mendekat). Jika kecepatan bola 1 setelah bertumbukan menjadi 1 m/s dengan arah yang berlawanan dengan arah sebelum tumbukan, maka hitunglah kecepatan bola 2 setelah bertumbukan! Diket : m1 = 0,3 kg m2 = 0,1 kg v1 = 4 m/s v2 = – 4 m/s v1’ = – 1 m/s v2’ = … Ditanya : v2’ = …? Jawab : Gunakan Hukum Kekekalan Momentum : v1 = 4 m/s v’1 = 1 m/s v’2 =…? v2 = 4 m/s play

Contoh Soal : Sebuah benda A yang bermassa 0,5 kg yang sedang bergerak dengan kecepatan 2 m/s ke timur menabrak benda B yang bermassa 0,3 kg yang bergerak 4 m/s ke barat. Setelah tabrakan benda B bergerak 2 m/s ke timur, maka hitunglah kecepatan benda A setelah tabrakan! Penyelesaian : mA vA + mB vB = mA vA’ + mB vB’ (0,5)(2) + (0,3)(-4) = 0,5 vA’ + (0,3)(2) 1 – 1,2 -0,6 = 0,5 v ’ 0,5 v’ = 0,8 v ‘ = -1,6 m/s Tanda negatif menunjukkan arah ke barat

Tumbukan Sebelum membahas materi ini, coba perhatikan animasi berikut ini :

Tumbukan yang bergerak. Tumbukan adalah terjadinya kontak antara dua benda yang bergerak. Contoh lain dari tumbukan adalah : Peluru yang ditembakkan dari senjata Orang yang naik skate-board dan tiba-tiba meloncat Orang yang naik perahu dan tiba-tiba meloncat Bola yang dijatuhkan sehingga dipantulkan oleh tanah (lantai) dsb. Pada setiap peristiwa tumbukan berlaku: Hukum Kekekalan Momentum.

Jenis-jenis Tumbukan

Jenis-jenis Tumbukan Ada 3 jenis tumbukan, yaitu: Tumbukan Lenting Sempurna  e = 1 Tumbukan Lenting Sebagian  0 < e < 1 Tumbukan Tidak Lenting  e = 0 Jenis tumbukan dibedakan berdasarkan nilai koefien restitusi (e). Koefisien restitusi adalah harga negatif dari perbandingan antara beda kecepatan kedua benda yang bertumbukan sesaat sesudah tumbukan dan sesaat sebelum tumbukan. Secara matematis, dilutiskan : Nilai koefisien restitusi adalah: 0 < e < 1

Tumbukan Lenting Sempurna Pada tumbukan lenting sempurna, berlaku : Hukum kekekalan Momentum : p1 + p2 = p’1 + p’2 Koef.restitusi bernilai 1, sehingga :

Tumbukan Lenting Sebagian Pada tumbukan lenting sebagian, berlaku : Hukum kekekalan Momentum : p1 + p2 = p’1 + p’2 Koef.restitusi bernilai 0 < e < 1, sehingga :

Tumbukan Tidak Lenting Pada tumbukan tidak lenting, kecepatan kedua benda setelah tumbukan menjadi sama, sehingga keduanya bergerak bersama (kedua benda seolah menempel). Pada tumbukan ini berlaku : Hukum kekekalan momentum: Koefisien restitusi (e) =0 sehingga :

Peristiwa bola yang dijatuhkan dari ketinggian h1, dan kemudian menumbuk lantai akan memantul hingga mencapai ketinggian h2 termasuk peristiwa : tumbukan lenting sebagian. h1 Pada peristiwa ini, nilai koefisien Restitusi (e) dapat dihitung dengan rumus : h2 h1 = Tinggi bola mula-mula h2 = Tinggi pantulan maksimum bola

Contoh Soal : Sebuah bola tenis bermassa 300 gram dilempar ke sebuah tembok dengan kecepatan bola 20 m/s. jika tumbukan yang terjadi dianggap lenting sempurna berapakah kecepatan bola tenis setelah tumbukan? Diket : vb = 20 m/s ; vt = 0 ; vt‘ = 0 mb = 0,3 kg ; e = 1 Ditanya : v’b = …? Jawab : Tanda (-) menunjukkan gerakan bola berbalik arah

Contoh Soal : v’B VB = 0 vA v’A Dua buah benda A dan B bermassa 0,2 kg dan 1,8 kg. Bola B diam, sedangkan bola A bergerak mendekati bola B dengan kecepatan 5 m/s hingga keduanya bertumbukan. Jika tumbukan yang terjadi antara kedua bola adalah lenting sebagian, dengan koefisien restitusi 0,6 maka hitunglah kecepatan kedua bola setelah bertumbukan. v’B VB = 0 vA v’A play Diket : mA= 0,2 kg mB = 1,8 kg. vA = 5 m/s vB= 0 e = 0,6 Ditanya : v’A dan v’B

Contoh Soal : Gunakan Hukum Kekekalan Momentum : Jawab : pA + pB = p’A + p’B mA. vA + mB. vB = mA. v’A + mB. v’B 0,2 . 5 + 1,8 . 0 = 0,2 .v’A + 1,8 . v’B 1 + 0 = 0,2 v’A + 1,8 v’B 1 = 0,2 v’A + 1,8 v’B ……… (1) Jawab : Gunakan Persamaan Koef. Restitusi (e) : – (v’A - v’B) vA - vB e = 3 + v’A = v’B – v’A + v’B 5 - 0 0,6 = v’B = 3 + v’A …….. (2) 3 = – v’A + v’B

Contoh Soal : Pers. (2) : v’B = 3 + v’A v’B = 3 + (-2,2) v’B = 0,8 m/s Substitusikan (2) ke (1) 1 = 0,2 v’A + 1,8 v’B ……… (1) 1 = 0,2 v’A + 1,8 (3 + v’A) ……… (subst. 2 ke 1) 1 = 0,2 v’A + 5,4 + 1,8 v’A 1 – 5,4 = 2v’A – 4,4 = 2v’A v’A = – 4,4 / 2 v’A = – 2,2 m/s (bola A berbalik arah) lanjutan : Masukkan nila v’A ke pers. (1) atau (2) Pers. (2) : v’B = 3 + v’A v’B = 3 + (-2,2) v’B = 0,8 m/s Kembali ke soal : (pelajari ulang)

Contoh Soal : v’B VB = 0 vA v’A Jawab : - Gunakan Hukum Kekekalan Momentum : pA + pB = p’A + p’B mA. vA + mB. vB = mA. v’A + mB. v’B 0,2 . 5 + 1,8 . 0 = 0,2 .v’A + 1,8 . v’B 1 + 0 = 0,2 v’A + 1,8 v’B 1 = 0,2 v’A + 1,8 v’B ……… (1) v’B VB = 0 vA v’A play

Soal-soal Momentum, Impuls dan Tumbukan :

Referensi Fisika kelas XI-A dan XI-B, Ir. Marthen Kanginan, M.Sc, Penerbit Erlangga 2007. Seribu Pena FISIKA kelas XI, Ir. Marthen Kanginan, M.Sc, Penerbit Erlangga 2008 Fisika kelas XI, Goris Seran Daton, dkk. Penerbit Grasindo 2007. BSE Fisika kelas XI, Depdiknas. http://physicslearning.colorado.edu/PiraHome/PhysicsDrawings.htm

Prepared by : febri_masda@yahoo.com

Momentum, Impuls dan Tumbukan MATERI FISIKA KELAS XI.IPA – SEMESTER GENAP oleh : Febri Masda SMA Negeri 11 Jambi