aplikasi momentum

Aplikasi Momentum dan Impuls dalam Kehidupan Sehari-hari

1. Peluncuran Roket

Sebuah roket diluncurkan vertikal ke atas menuju atmosfer Bumi. Hal ini dapat dilakukan karena adanya gaya dorong dari mesin roket yang bekerja berdasarkan impuls yang diberikan oleh roket. Pada saat roket sedang bergerak, akan berlaku hukum kekekalan momentum. Pada saat roket belum dinyalakan, momentum roket adalah nol. Apabila bahan bakar di dalamnya telah dinyalakan, pancaran gas mendapatkan momentum yang arahnya ke bawah. Oleh karena momentum bersifat kekal, roket pun akan mendapatkan momentum yang arahnya berlawanan dengan arah buang bersifat gas roket tersebut dan besarnya sama.

Secara matematis gaya dorong pada roket dinyatakan dalam hubungan berikut.

Impuls = perubahan momentum

FΔt = Δ(mv)

This is the rendered form of the equation. You can not edit this directly. Right click will give you the option to save the image, and in most browsers you can drag the image onto your desktop or another program.
dengan:

F = gaya dorong roket (N),

Δm/Δt = perubahan massa roket terhadap waktu (kg/s), dan
v = kecepatan roket (m/s).

Contoh Soal 11 :

Sebuah roket menyemburkan gas dengan kelajuan 200 kg per sekon. Jika kecepatan molekul-molekul gas mencapai 300 m/s, berapakah gaya dorong pada roket tersebut?

Kunci Jawaban :

Diketahui: v = 300 m/s dan Δm/Δt = 200 kg/s.

This is the rendered form of the equation. You can not edit this directly. Right click will give you the option to save the image, and in most browsers you can drag the image onto your desktop or another program.

F = (200 kg/s)(300 m/s) = 60.000 N.

Contoh Soal 12 :

Bola tanah liat yang bermassa 0,1 kg menumbuk kereta mainan yang massanya 0,9 kg yang berada dalam keadaan diam. Pada saat menumbuk, bola memiliki kecepatan 18 m/s dalam arah horizontal. Kecepatan kereta mainan setelah tumbukan adalah ....

a. 2 m/s
b. 16,2 m/s
c. 180 m/s
d. 18 m/s
e. 1,8 m/s

Kunci Jawaban :

Pada kasus ini, setelah tumbukan, bola tanah liat akan menempel pada kereta mainan sehingga

mb vb + mk vk = (mb + mk) vk'
(0,1 kg)(18 m/s) + (0,9 kg)(0) = (0,1 kg + 0,9 kg) vk'
vk' = 1,8 m/s

Jawab: e

2. Air Bag Safety

Air Bag Safety (kantong udara) digunakan untuk memperkecil gaya akibat tumbukan yang terjadi pada saat tabrakan. Kantong udara tersebut dipasangkan pada mobil serta dirancang untuk keluar dan mengembang secara otomatis saat tabrakan terjadi. Kantong udara ini mampu meminimalkan efek gaya terhadap benda yang bertumbukan. Prinsip kerjanya adalah memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk menghentikan momentum pengemudi. Saat tabrakan terjadi, pengemudi cenderung untuk tetap bergerak sesuai dengan kecepatan gerak mobil (Hukum Pertama Newton). Gerakan ini akan membuatnya menabrak kaca depan mobil yang mengeluarkan gaya sangat besar untuk menghentikan momentum pengemudi dalam waktu sangat singkat. Apabila pengemudi menumbuk kantong udara, waktu yang digunakan untuk menghentikan momentum pengemudi akan lebih lama sehingga gaya yang ditimbulkan pada pengemudi akan mengecil. Dengan demikian, keselamatan si pengemudi akan lebih terjamin.
Airbag Safety
Gambar 7. Airbag Safety digunakan untuk memperkecil gaya akibat tumbukan pada saat tabrakan. [7]
3. Desain Mobil

Desain mobil dirancang untuk mengurangi besarnya gaya yang timbul akibat tabrakan. Caranya dengan membuat bagian-bagian pada badan mobil agar dapat menggumpal sehingga mobil yang bertabrakan tidak saling terpental satu dengan lainnya. Mengapa demikian? Apabila mobil yang bertabrakan saling terpental, pada mobil tersebut terjadi perubahan momentum dan impuls yang sangat besar sehingga membahayakan keselamatan jiwa penumpangnya.

Perhatikanlah contoh berikut.
Perubahan momentum pada mobil yang menabrak tembok.
Gambar 8. Perubahan momentum pada mobil yang menabrak tembok.
Pada kasus A, mobil yang menabrak tembok dan terpental kembali, akan mengalami perubahan kecepatan sebesar 9 m/s. Dalam kasus B, mobil tidak terpental kembali sehingga mobil tersebut hanya mengalami perubahan kecepatan sebesar 5 m/s. Berarti, perubahan momentum yang dialami mobil pada kasus A jauh lebih besar daripada kasus B.

Daerah penggumpalan pada badan mobil atau bagian badan mobil yang dapat penyok akan memperkecil pengaruh gaya akibat tumbukan yang dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk menghentikan momentum mobil dan menjaga agar mobil tidak saling terpental. Rancangan badan mobil yang memiliki daerah penggumpalan atau penyok tersebut akan mengurangi bahaya akibat tabrakan pada penumpang mobil.

Contoh Soal 13 :

Sebuah granat yang diam tiba-tiba meledak dan pecah menjadi 2 bagian yang bergerak dalam arah berlawanan. Perbandingan massa kedua bagian itu adalah m1 : m2. Apabila energi yang dibebaskan adalah 3 × 105 joule, perbandingan energi kinetik pecahan granat pertama dan kedua adalah ....

a. 1 : 1
b. 2 : 1
c. 1 : 3
d. 5 : 1
e. 7 : 5

Kunci Jawaban :

Hukum Kekekalan Momentum:

m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' (m1 : m2 = 1 : 2)
0 = m1v1' + 2 m1v2'
v1' = –2 v2'(v1' dan v2' berlawanan arah)
perbandingan energi kinetik
EK1 : EK2 = 2 : 1

Jawab: b

1. Setiap benda bergerak memiliki momentum (p). Momentum dinyatakan sebagai perkalian antara massa dan kecepatan benda.

p = m x v

2. Impuls (I) adalah perkalian antara gaya dengan selang waktu bekerjanya gaya tersebut pada benda, atau sama dengan perubahan momentum yang dialami benda.

I = FΔt = Δp

3. Hukum Kekekalan Momentum berlaku apabila tidak ada gaya dari luar, yaitu jumlah momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama.

m1v1 + m2v2 = m1v'1 + m2v'2

4. Jenis-jenis tumbukan, yaitu sebagai berikut.

a. Tumbukan lenting sempurna.

b. Tumbukan lenting sebagian.

c. Tumbukan tidak lenting sama sekali.

5. Gaya dorong yang dihasilkan dalam aplikasi momentum dan impuls dapat ditentukan dari penjabaran bahwa impuls adalah perubahan momentum
.
Anda sekarang sudah mengetahui Momentum dan Impuls, Hukum Kekekalan Momentum, Hukum Kekekalan Energi pada Tumbukan dan Aplikasi Momentum dan Impuls dalam Kehidupan Sehari-hari. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.


Sumber : http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/03/pengertian-momentum-dan-impuls-hukum-kekekalan-energi-tumbukan-rumus-contoh-soal-kunci-jawaban.html#ixzz2khydVmJP