Selamat malam sobat hitung, kali ini kita akan memberikan ulasan menarik tentang salah satu hukum dalam ilmu fisika yaitu hukum kekekalan momentum. Sebelumnya kami telah membahasnya secara singkat pada postingan impuls dan momentum. Namun demikian, kali ini kami akan menyajikannya lebih lengkap berikut aplikasinya dalam soal ujian nasional maupun SPMB. Penasaran? Check it out..
Apa Itu Hukum Kekekalan Momentum?
Di pertengahan tahun 1600-an, tiga orang ilmuwan, John Willis, Huygens, dan Wren bersama The Royal Society melakukan penelitian tentang anggapan Descartes mengenai hukum kekekalan gerakan. Dari penelitan ketiga orang itulah ditemukan yang namanya hukum kekekalan momentum. Mereka berpendapat : “Momentum keseluruhan (total) dari sebuah sistem selalu kekal” Mereka mendefinisikan momentum benda sebagai sebuah besaran vektor yang diperoleh dari hasil kali massa dengan kecepatan benda tersebut.
Bunyi Hukum Kekekalan Momentum
Hukum kekekalan momentum menyatakan
Kita juga bisa mengatakan bahwa jika terjadi sebuah tumbukan 2 benda dalam sebuah sistem tertutup (terisolasi), total momentum benda sebelum dan sesudah terjadinya tabrakan adalah sama. Misalkan benda satu kehilangan sebagian momentumnya maka benda dua akan menerima momentum tersebut. Secara matematis hukum ini dirumuskan
(sobat ingat rumus momentum = massa x kecepatan) m1v1 + m2 v2 = m1v1‘ + m2 v2‘
dengan : P1 dan P2 = momentum benda 1 dan benda 2 sebelum tumbukan P1‘ dan P2‘ = momentum benda 1 dan 2 setelah tumbukan m1 dan m2 = massa benda 1 dan benda 2 v1 dan v2 = kecepatan benda 1 dan 2 sebelum tumbukan v1‘ dan v2‘ = kecepatan benda 1 dan 2 setelah tumbukan
Aplikasi Dalam Contoh Soal
Buat menguatkan pemahaman kita tentang hukum kekekalan momentum, berikut rumushitung sajikan contoh soal dan pembahasan mengenai hukum ini. Beberapa soal kami ambil dari soal fisika ujian nasional SMA.
1. Ada sebuah perahu kecil yang massanya 200 Kg. Perahu tersebut dinaiki oleh seorang nelayan yang bermassa 80 Kg. Mula-mula perahu bergerak dengan kecepatan 10m/s. Kemudian tiba-tiba orang dalam perahu meloncat kebelakang, berlawanan dengan arah perahu dengan kecepatan loncatan 2m/s. Berapa kecepatan perahu pada saat orang tersebut meloncat kebelakang?
Pembahasan
Diketahui
m1 = massa perahu = 200 Kg
m2 = massa orang = 80 Kg
Hukum kekekalan Momentum
m1v1 + m2 v2 = m1v1‘ + m2 v2‘
pada saat sebelum bergerak kecepatan orang = kecepatan perahu
200 (10) + 80 (10) = 200 v1‘ + 80 (-2)
2800 = 200 v1‘ -160
2640 = 200 v1‘
v1‘ = 13,2 m/s
2. Sebuah senapan bermassa 1 kg digunakan untuk menembakkan peluru bermassa 0,02 kg dengan kecepatan 800 m/s.Berapa kecepatan senapan mendorong bahu penembak ke arang belakang?
Diketahui
pada saat mula-mula kecepatan senapan (kebelakang) dan kecepatan peluru no, v1 dan v2 = 0
massa peluru = m1 = 0,02 kg
massa senapan = m2 = 1 kg
kecepatan peluru = v1‘ = 700 m/s
Ditanya
kecepatan senapan (kebelakang), v2‘ = …?
Jawab
hukum kekekalan momentum
m1v1 + m2 v2 = m1v1‘ + m2 v2‘
0 + 0 = (0,02 x 700) + (1. x v2‘)
v2‘ = – 14 m/s (tanda negatif = arah senapan berlawanan dengan arah pelurut)
Jadi senapan mendorong bahu penembak dengan kecepatan 14 m/s
3. Soal SPMB : Sebuah bom yang diam tiba-tiba meledak dan pecah menjadi dua bagian yang bergerak dalam arah yang berlawanan. Perbandingan massa kedua pecahan itu adalah m1 : m2 = 1 : 2. Bila energi yang dibebaskan adalah 3 x 106 J, maka perbandingan energi kinetik pecahan bom tersebut? (apa itu energi kinetik?)
Pembahasan
Diketahui v1 = v2 = 0 m/s (kondisi diam mula-mula)
m1 : m2 = 1 : 2 atau m2 = 2m1… (persamaan 1)
Ditanya Ek1 : Ek2 (perbandingan energi kinetik kedua pecahan)
Jawab
sobat ingat kalau rumus energi kinetik adalah 1/2 mv2, kita sudah punya perbandingan massa, tinggal mencari perbandingan kecepatan kedua pecahan bom setelah meledak
m1v1 + m2 v2 = m1v1‘ + m2 v2‘
0 = m1v1‘ + 2 m1 v2‘
-2 m1 v2‘ = m1v1‘
-2v2‘ = v1‘(arahnya berlawanan)… (persamaan 2)
jika sobat lihat lagi rumus energi mekanik 1/2 mv2, maka nilainya sebanding dengna masa dan sebanding dengan kuadrat kecepatan, jadi perbandingan Ek kedua pecahan dapat sobat temukan dengan
