Upload
fikri-pandoez
View
279
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
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