Bab 4 kls xi

91

A. Momentum Linear

B. Tumbukan

C. Jenis Tumbukan

D. Tumbukan LentingSebagian pada BendaJatuh Bebas

E. Ayunan Balistik

F. Gaya Dorong Roket

Momentum,Impuls, dan Tumbukan

Petinju secara rutin berlatih meningkatkan kecepatan pukulan dan berusahamempersingkat interaksi dengan sasarannya. Petinju juga menggunakan

sarung tangan ketika bertinju.

menunjukkan hubungan antara konsep impuls dan momentum untukmenyelesaikan masalah tumbukan.

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

menganalisis gejala alam dan keteraturan dalam cakupan mekanika benda titik.

Hasil yang harus Anda capai:

Sumber: www.savannah.com

Bab

4

92 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

A. Momentum Linear

1. Hukum Kekekalan Momentum Linear

Tugas Anda 4.1Jika Anda bersepeda dengankecepatan tinggi, manakah yangmemiliki momentum lebih besar,sepeda atau Anda? Apakah hal tersebutdapat memberikan penjelasan,mengapa Anda akan terpelanting kedepan ketika sepeda berhentimendadak?

Tes Kompetensi Awal

Kecepatan yang berada padakerangka satu-dimensi, penulisannotasi vektornya dapat digantidengan notasi skalar.

Ingatlah

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 93

2. Momentum Linear dan Impuls

Gambar 4.1Sebuah mobil yang mengalamipercepatan sehinggakecepatannya berubah dari v1menjadi v2.

v2v

1

Tokoh

Werner Heisenberg(1901–1976)

Ia dilahirkan di Duisberg, Jerman. Iamempelajari fisika teoritis di Munich,di tempat ini pun ia menjadipenggemar ski dan pendaki gunung.Hasil pemikirannya yang terkenalialah prinsip ketidakpastianHeisenberg yang didasarkan padakonsep momentum, yaitu foton yangdigunakan untuk mengamati posisielektron memiliki momentum yangrelatif sama. Oleh karena itu, ketikaterjadi tumbukan antara foton danelektron akan mengubah posisielektron.

Sumber: Conceptual Physics,1998

94 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

1=

2=

= = – m/s = = m/s

h1

h2

Tes Kompetensi Subbab A

B. Tumbukan

Impuls sebanding denganperubahan momentum.

Ingatlah

Kata Kunci• impuls• momentum linear

Jika berlaku Hukum KekekalanMomentum Linear, momentumlinear awal sama denganmomentum linear akhir.

Ingatlah

Contoh 4.1

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 95

sebelum tumbukan ketika tumbukan

setelah tumbukan

FA

vA v

B

vA

vB

vA

vB

Gambar 4.2Hukum Kekekalan MomentumLinear berlaku pada dua bendayang bertumbukan.

Gambar 4.3Hukum kekekalan momentumterjadi pada bom-bom car yangbertumbukan.

Sumber: Dokumentasi Penerbit

Tes Kompetensi Subbab B

A B A Bv

Av

Bv

AB

96 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

C. Jenis Tumbukan

1. Tumbukan Lenting Sempurna

Tugas Anda 4.2Anggota polisi sering menggunakanrompi anti peluru dalam melaksanakantugasnya. Dalam beberapa kejadian,rompi tersebut bisa tembus olehpeluru. Mengapa hal tersebut bisaterjadi?

v1

v2

v1' v

2'

m1

m2

m1

m2

m1

m2

sebelum tumbukan saat tumbukan setelah tumbukan

Gambar 4.4Tumbukan lenting sempurna.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 97

BA

A B

’ ’ BA’ ’( )

• Pada tumbukan lentingsempurna, koefisien restitusinyaadalah e = 1.

• Pada tumbukan lenting sebagian,koefisien restitusinya 0 < e < 1,sedangkan pada tumbukan tidaklenting sama sekali, koefisienrestitusinya adalah e = 0.

Ingatlah

Contoh 4.2

2. Tumbukan Lenting Sebagian dan Tumbukan Tidak LentingSama Sekali

98 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Tugas Anda 4.3Jika Anda sedang menggunakansepatu, cobalah tendang sebuah bolasepak. Kemudian, bukalah sepatu dantendang kembali bola tersebut. Jikadiasumsikan gaya yang Anda berikanselama menyentuh sama besar,selidikilah tendangan mana yangmembuat bola terlempar jauh? Apahubungan kejadian ini dengan konsepimpuls?

1 2’ ’

m1

m2

m1

m2

v1

v2

v1

v2

m1 = 8 kg m

2 = 12 kg

sebelum tumbukan

setelah tumbukan

Contoh 4.3

Tantanganuntuk Anda

Apakah Anda pernah menontonbalapan? Mengapa di beberapabagian sirkuit diberi pagar dari ban(tyre wall)?

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 99

m1

m2

v1

v2

m1 = 8 kg m

2 = 12 kg

sebelum tumbukan

m1

m2

setelah tumbukan

v '

m1

m2

v1

v2

m1 = 8 kg m

2 = 12 kg

sebelum tumbukan

m1

m2

setelah tumbukan

v1' v

2'

Kata Kunci• tumbukan lenting sebagian• tumbukan lenting sempurna• tumbukan tidak lenting sama

sekali

Tes Kompetensi Subbab C

Tantanganuntuk Anda

Berikut ini ukuran diameter, massajenis, dan periode rotasi dariplanet-planet.

Dari data tersebut, berapakahmomentum yang dimiliki setiapplanet? Apakah ada hubunganantara momentum dan perioderotasi planet tersebut?

100 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Gambar 4.5Tumbukan lenting sebagian pada

benda jatuh bebas.

D. Tumbukan Lenting Sebagian pada BendaJatuh Bebas

v1 v

2h1 h

2

Gambar 4.6Tinggi pantulan bola yang

mengalami tumbukan lentingsebagian.

h1 h

2 h3 h

4

mm

m

m

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 101

Perhatikan gambar berikut.

Sebuah ayunan yang bandulnyabermassa M dinaikkan padaketinggian H dan dilepaskan. Padabagian terendah dari lintasannya,bandul membentur suatu balokbermassa m yang mula-mula diamdi atas permukaan dataran yanglicin. Jika setelah tumbukan keduabenda saling menempel,ketinggian h yang dapat dicapaikeduanya adalah ....

a.m

m+ M

2

H

b.m

m+ M H

c.M

m+ M

2

H

d.M

m+ M H2

e.M

m+ M

2

H2

Soal UMPTN Tahun 2001

Pembahasan:Mv = (M + m)v'

M 2 Hg = (M + m) 2 HgM2 2gH = (M + m)2 2gh

h =

2M Hm+ M 2 =

Mm+ M

2

H

Jawaban: c

12

Contoh 4.4

AP

B

R

x

R

P

B

RR

2

1

X

3

4

5A

M

H

m

Pembahasan Soal

h

102 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Tes Kompetensi Subbab D

E. Ayunan Balistik

Gambar 4.7Ayunan balistik mencapai tinggi

maksimum hmaks = (1 – cos ).

Kata Kunci• koefisien restitusi

vp

mp m

p + m

b

vmp

hmaks

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 103

Contoh 4.5

Gaya dorong pada roketdihasilkan akibat semburan gaspanas dengan kecepatan tinggi.Gas panas tersebut dihasilkan dariproses pembakaran hidrogen cairdan oksigen cair. Untuk mengatasipengaruh gravitasi Bumi, roketmemiliki percepatan 3 kalipercepatan gravitasi Bumi. Olehkarena itu, gaya dorong yangharus diberikan oleh roket haruslebih dari 3 × 107 N.

Rocket propulsion is produced byhot gas expelled from the rear ofthe rocket at high velocity. The hotgas made from burning of liquidhydrogen and liquid oxygen. Toabandon the earth’s gravitationalforce, rocket have to getacceleration three times fasterthan earth’s gravitationalacceleration. So, rocket propulsionshould be more 3 × 107 N.

Informasiuntuk Anda

Information for You

Tes Kompetensi Subbab E

104 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

F. Gaya Dorong Roket

Gambar 4.8Gaya dorong pada balon.

Tes Kompetensi Subbab F

A

B

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 105

Rangkuman

106 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Peta Konsep

Setelah mempelajari bab ini, tentu Anda dapatmemahami konsep momentum, impuls, dan tumbukan.Anda juga tentu dapat menjelaskan jenis-jenis tumbukanyang mungkin terjadi dan hukum apa saja yang berlakudi dalamnya. Dari keseluruhan materi yang telah Andapelajari, bagian manakah yang menurut Anda sulit? CobaAnda diskusikan dengan teman atau guru Fisika Anda.

Refleksi

Dengan mempelajari bab ini, Anda dapatmengetahui bahwa untuk mengukur kecepatan pelurutidak harus memasang alat ukur pada peluru. Anda cukupmenghitung jejak yang ditinggalkannya, seperti padabandul balistik. Nah, coba sebutkan manfaat lainmempelajari bab ini.

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 107

Tes Kompetensi Bab 4

t

p

t

p

t

p

t

p

t

p

24

s (m)

t (s)8

108 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Momentum, Impuls, dan Tumbukan 109

A

B

P

1 m

1 m

110 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Proyek Semester 1

Kereta Dinamika

katrol

bebangantung

papanlandasan

benang nilon

sisa bebankereta dinamika

ticker timer

pita

111

2 kg

A

1 kgB

4 kg

A

1 kgB

m

F

30°

Tes Kompetensi FisikaSemester 1

112 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

Tes Kompetensi Fisika Semester 1 113

ab

2

3

114 Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XI

B

A

B = 2 kg

A = 8 kg

A

B