10.10.KD.3.10. IMPULS DAN MOMENTUM FISIKA SMA

 

IMPULS DAN MOMENTUM

MATERI BAHASAN:

I. IMPULS

II. MOMENTUM

III. HUBUNGAN ANTARA IMPULS DAN MOMENTUM

 IV. TUMBUKAN

Tumbukan lenting sempurna

Tumbukan lenting samasekali

Tumbukan lenting sebagia

V. KOEFISIEN RESTITUS

VI. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK

Pengetahuan prasyarat

Gerak Lurus

Hukum Newton II

Hukum kekeklan Energi Mekanik

 I. IMPULS

Impuls merupakan sebuah peristiwa gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang hanya sesaat dan impuls merupakan besaran vektor.

 

  SOAL

1.      Perhatikan gambar! 

 

 

 

 

 

Roger Federer menerima pengembalian bola tennis dari lawannya dengan kecepatan 10 m/s, selanjutnya dia mengembalikan dengan smass mematikan dengan kecepatan 70 m/s. Jika massa bola tennis 60 gram. Hitunglah besar impuls yang bekerja pada bola.

II.MOMENTUM

momentum didefinisikan sebagai besaran yang dimiliki oleh benda yang bergerak dan merupakan besaran vector yang memiliki arah yang sama dengan kecepatan suatu benda.

 

2.      Sebuah motor bersama pengendaranya memiliki 200 kg, melaju dengan kecepatan 36 km/jam dan mengalami percepatan 2 m/s. Hitunglah perubahan momentum motor tersebut setelah bergerak selama 5 detik.

 

III. HUBUNGAN ANTARA IMPULS DAN MOMENTUM

 Impuls juga dapat di tulis sebagai perubahan momentum atau momentum akhir dikurangi momentum awal.

 

3.      Perhatikan gambar!

 

Sebuah bola bermassa 200 gram dilemparkan secara horizontal ke tembok dengan kecepatan 40 m/s dan kembali memantul dengan kecepatan 20 m/s . Hitunglah besar impuls bola yang terjadi.

Pembahasan:

Dik :

m = 200 gr = 0,2 kg
   
V1 = 40 m/s

V2 = 20 m/s

  

Jadi, impulsnya adalah:

I = ∆ρ

I = m . ∆V = m. (Vt – Vo)

I = 0,2 kg (-20 – 40) = 0,2 (-60) = -12 Ns

Tanda minus disini menunjukkan arah, jadi arahnya berbeda dengan arah awalnya karena bolanya memantul.

 

IV. TUMBUKAN
suatu peristiwa dua benda atau lebih salaing bertumbukan (tabrakan/bersentuhan) dengan gaya yang relatif kuat selama selang waktu yang singkat.
 

Ada beberapa kemungkinan gerakan dari tumbukan
Tumbukan dibagi 3 jenis

Tumbukan lenting sempurna

Jika massanya sama

4.      Mobil sedan massanya 1500 kg dengan kecepatan 40 m/s ( 144 km/jam) bertabrakan dengan minibus yang massanya 2000 kg dengan kecepatan 20 m/s dari arah yang berlawanan. Setelah tabrakan kecepatan sedan 10 m/s Hitunglah berapa kecepatan minibus setelah tabrakan.

Dit :

Dik :
m1 = 1500 kg
V1 = 40 m/s
m2 = 2000 kg
V2 = -20 m/s arah berlawanan
V1' =10 m/s

JAWAB :

m1 . V1 + m2 . V2 = m1 . V1' + m2 . V2'

1500 kg. 40 m/s +  2000 kg. -20 m/s = 1500 kg . 10 m/s  + 2000 kg . V2'
60.000 - 40.000 =  15.000 + 2000 V2'
20.000 = 15.000  + 2000 V2'
5.000 = 2000 . V2'    
2,5 m/s = V2'

Tumbukan tidak lenting samasekali
m1 . V1 + m2 . V2 = (m1 + m2) . V'
e=0
Kecepatan kedua benda akan sama

5. Senapan menembakkan peluru yang massanya 20 gram dengan kecepatan 400 m/s menuju sasaran benda yang diam dengan massa 1980 gram. Jika peluru terbenam dalam benda, berapakah kecepatan benda dan peluruh?

Dik :
m1 =20 g = 0,02 kg
V1 = 400 m/s
m2 = 1980 g = 1,98 kg
V2  =0  karena diam

Dit :
V'=?
JAWAB :
m1 . V1 + m2 . V2 = (m1 + m2) . V'
0,02 kg . 400 m/s + 1,98 kg . 0 = ( 0,02 + 1,98) kg . V'
8 kg.m/s + 0 = 2. V'
(8 kg.m/s ) / 2 kg  = V'
4 m/s  =  V'

 Tumbukan lenting sebagian
e = - (∆v' ) / (∆v) 

= - (v2' - v1') / (v2 - v1)
0 < e < 1
Nilai koefisien restitusi diantara 0 dan 1

6. Perhatikan gambar!
 

Bola basket  dibenturkan ke tembok dengan kecepatan 6 m/s, jika koefisien tumbukan yang dialami bola dengan tembok 0,4. Hitunglah kelajuan bola basket setelah dibenturkan.
Dik :
e = 0,4
V1 = 6 m/s
V2 = 0 karena diam
v2'= 0
Dit :
V1'=?
e = - (v2' - v1') / (v2 - v1)
0,4 = - (0 - v1') / (0-6)
0,4 = (v1') / (-6)
-2,4 m/s = v1'   
Tanda minus menyatakan arah gerak berlawanan dengan gerak awal

    V. KOEFISIEN RESTITUSI

e = - (∆v') / (∆v) = -(v2' - v1') / (v2 - v1)
0 ≤ e ≤1

7.  Perhatikan gambar!

 

Bola yang jatuh bebas dari ketinggian 2 meter dari permukaan lantai yang licin. Jika koefisien restitusi 0,25. Hitunglah tinggi bola setelah tumbukan pertama adalah.
Dik :
h1 = 2 m
e = 0,25
Dit :
h2 = ?
Penyelesaian

 

VI. HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK
Hukum kekekalan energi mekanik
EM = EK + EP
Posisi dibawah
Ek = ½ m.V2
Ep = 0

Posisi dipuncak
Ek =0
Ep = m.g.h

Hukum kekekalan Energi Mekanik disemua tempat sama
Maka berlaku
EM Posisi dibawah = EM Posisi dipuncak

 

8. Perhatikan gambar!
    

Peluru ditembakkan pada balok yang tergantung seperti pada gambar, jika massa peluru 2 gram dan massa balok 298 g. Peluru terbenam pada balok sehingga balok terayun 80 cm. Hitunglah kecepatan peluruh yang ditembakkan.               (catatan g=10 m/s2)
Dik :
m1 = 2 g = 0,002 kg
m2 = 289 g = 0,298 kg
V2  = 0 karena diam
h = 80 cm = 0,8 m
Dit :
V1  = ?
Penyelesaian :
Hukum kekekalan energi mekanik

Link Soal dapat dilihat disini

http://gammaomega1990.blogspot.com/2021/05/blog-post_20.html