Momentum dan Impuls

Mei 16, 2019 No comments

Momentum dan Impuls

Momentum linear
Momentum linear atau biasa disingkat momentum didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kecepatan.
p = m v
Keterangan : p = momentum, m = massa (kilogram), v = kecepatan (meter/sekon)
Momentum merupakan besara vektor sehingga selain mempunyai besar, momentum juga mempunyai arah. Arah momentum sama dengan arah kecepatan benda atau arah gerakan benda.
Momentum berbanding lurus dengan massa dan kecepatan. Semakin besar massa, semakin besar momentum. Demikian juga semakin besar kecepatan, semakin besar momentum. Misalnya terdapat dua mobil, sebut saja mobil A dan mobil B. Jika massa mobil A lebih besar dari massa mobil B dan kedua mobil bergerak dengan kecepatan yang sama maka mobil A mempunyai momentum lebih besar daripada mobil B. Demikian juga jika mobil A dan mobil B mempunyai mempunyai massa sama dan mobil A bergerak lebih cepat daripada mobil B maka momentum mobil A lebih besar daripada momomentum mobil B. Apabila sebuah benda bermassa tidak bergerak atau diam maka momentum benda tersebut nol.
Satuan internasional momentum adalah kilogram meter / sekon, disingkat kg m/s.

Impuls
Impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya atau resultan dengan gaya dengan selang waktu.

Teorema Impuls-Momentum

Teorema impuls – momentum diperoleh dengan cara menurunkan persamaan hukum II Newton dalam bentuk momentum.
Impuls-dan-momentum-1

Keterangan :

Contoh soal.
1. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal dengan kelajuan 2 m/s. Kemudian bola dipukul searah dengan arah mula-mula. Lamanya bola bersentuhan dengan pemukul 1 milisekon dan kelajuan bola setelah meninggalkan pemukul adalah 4 m/s. Berapa besar gaya yang diberikan oleh pemukul pada bola ?
Pembahasan
Diketahui :
Impuls-dan-momentum-3

Arah gerakan bola sama sehingga kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang sama.
Ditanya : gaya F
Jawab :
Impuls-dan-momentum-4

2. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal ke kanan dengan kelajuan 10 m/s. Setelah dipukul, bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan besar impuls yang bekerja pada bola.
Pembahasan
Diketahui :
m = 1 kg, vo = 10 m/s, vt = -20 m/s
Arah gerakan atau arah kecepatan bola berlawanan karenanya kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang berbeda.
Ditanya : impuls (I)
Jawab :
I = m (vt – vo) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg m/s.
Tanda negatif menunjukan bahwa arah impuls sama dengan arah kelajuan akhir bola (ke kiri).

3. Seorang siswa memukul bola voli bermassa 0,1 kg yang pada mulanya diam. Tangan siswa tersebut bersentuhan dengan bola voli selama 0,01 detik. Setelah dipukul, bola voli bergerak dengan kelajuan 2 m/s. (a) Berapa besar gaya yang dikerjakan tangan siswa pada bola voli ? (b) Hukum III Newton menyatakan bahwa jika siswa mengerjakan gaya pada bola maka bola juga mengerjakan gaya pada siswa. Berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada siswa ? (c) Jika tangan siswa bersentuhan dengan bola voli selama 0,001 sekon, berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa ?
Pembahasan
Diketahui :
Impuls-dan-momentum-5

Ditanya : gaya F
Jawab :
(a) Gaya yang dikerjakan oleh tangan siswa pada bola jika waktu kontak 0,01 sekon
Impuls-dan-momentum-6

(b) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,01 sekon
Hukum III Newton : F aksi = – F reaksi
Besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa adalah 200 Newton.
(c) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,001 sekon
Impuls-dan-momentum-7

Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa lebih besar ketika waktu kontak lebih singkat. Gaya yang lebih besar menyebabkan tangan siswa lebih sakit. Anda dapat membuktikan hal ini ketika bermain bola voli. Jika anda memukul bola voli yang lebih keras, waktu kontak antara tangan anda dengan bola lebih singkat dibandingkan ketika anda memukul bola yang lebih lembut. Perbedaan waktu kontak menyebabkan tangan anda terasa lebih sakit ketika memukul bola yang lebih keras.

Usaha dan energi

Mei 16, 2019 No comments

Usaha

Usaha adalah besarnya energi untuk merubah posisi yang diberikan gaya pada benda atau objek. Usaha yang dilakukan suatu objek didefinisikan sebagai perkalian antara jarak yang ditempuh dengan gaya yang searah dengan perpindahannya.

Agar kamu mampu memahami materi Usaha dan Energi dengan baik, kamu harus memahami terlebih dahulu materi:

Punya PR yang gak ngerti? Yuk tanya di Forum StudioBelajar.com

Gerak Lurus (GLB dan GLBB)
Hukum Newton
Gaya Gravitasi

Usaha dinotasikan dengan W yang merupakan singkatan bahasa Inggris dari Work yang berarti kerja. Satuan usaha adalah Joule yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 Joule sama dengan 1 Newton meter (N.m).

Rumus Usaha dinotasikan dengan:

$W = F \cdot x$

Dimana,

$W$ = Usaha yang dilakukan (Joule)

$F$ = Gaya yang diberikan (N)

$x$ = jarak perpindahan objek (m)

Agar kamu dapat memahami konsep Usaha dengan baik, perhatikan gambar lintasan Usaha dan komponennya di bawah ini.

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

Jika gaya yang diberikan pada objek membentuk sudut maka persamaannya menjadi:

$W = F \cos \theta \cdot s$

Dimana,

$\theta$ = sudut yang dibentuk gaya terhadap perpindahan.

Nilai usaha dapat berupa positif atau negatif tergantung arah gaya terhadap perpindahannya. Jika gaya yang diberikan pada objek berlawanan arah dengan perpindahannya, maka usaha yang diberikan bernilai negatif. Jika gaya yang diberikan searah dengan perpindahan, maka objek tersebut melakukan usaha positif.

Usaha juga dapat bernilai nol (0) atau objek tidak melakukan usaha jika,

Diberikan gaya namun tidak terjadi perpindahan.
Gaya yang diberikan tegak lurus dengan perpindahan ( $\cos 90^{\circ}=0$ )

Energi

Energi merupakan salah satu konsep paling penting dalam ilmu pengetahuan. Energi tidak dapat didefinisikan secara ringkas saja. Akan tetapi pada materi kali ini karena energi berhubungan dengan usaha, maka energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha.

Energi Kinetik

Energi Kinetik adalah energi gerak, energi yang dimiliki benda atau objek karena geraknya. Energi kinetik berasal dari kata Yunani kinetikos yang artinya bergerak. Jadi, kamu pasti tahu kan kalau setiap benda yang bergerak maka benda tersebut memiliki energi kinetik.

Rumus Energi Kinetik dinotasikan dengan:

$EK = \frac{1}{2}m \cdot v^2$

Dimana,

$EK$ = Energi Kinetik benda (Joule)

$m$ = massa benda (kg)

$v$ = kecepatan benda (m/s2)

Usaha merupakan besarnya energi. Pada konteks ini, usaha merupakan perubahan energi. Hubungan usaha dengan Energi Kinetik dinotasikan dengan:

$W = \Delta EK = \frac{1}{2} m (v_2^2 - v_1^2)$

Mau latihan soal? Yuk jawab pertanyaan di Forum StudioBelajar.com

Dimana,

$W$ = Usaha yang dilakukan benda (Joule)

$EK$ = perubahan Energi Kinetik (Joule)

$(v_2^2 - v_1^2)$ = perubahan kecepatan (m/s2)

Energi Potensial

Saat benda bergerak, dapat dikatakan benda memiliki energi kinetik. Akan tetapi, benda juga kemungkinan memiliki Energi Potensial. Energi Potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya atau bentuk maupun susunannya. Salah satu contoh energi potensial adalah energi potensial gravitasi atau selanjutnya kita sebut Energi Potensial. Energi Potensial disebabkan adanya gaya gravitasi. Suatu benda memiliki energi potensial yang besar jika massanya semakin besar dan ketinggiannya semakin tinggi.

Rumus Energi Potensial dinotasikan dengan:

$EP = mgh$

Dimana,

$EP$ = Energi Potensial benda (Joule)

$g$ = kecepatan gravitasi (9,8 m/s2)

$h$ = ketinggian benda (m)

Hubungan usaha dengan Energi Potensial dinotasikan dengan:

$W = \Delta EP = mg(h_2 - h_1)$

Dimana,

$h_2 - h_1$ = perubahan ketinggian (m)

Energi Mekanik

Energi Mekanik merupakan bentuk energi yang berkaitan dengan gerak. Nah, kedua tipe energi diatas yakni Energi Kinetik dan Energi Potensial merupakan bagian dari Energi Mekanik.

Persamaan Energi Mekanik dinotasikan dengan:

$EM = Ek + Ep$

Energi Mekanik yang dimiliki suatu benda nilainya selalu konstan/tetap pada setiap titik lintasan benda, inilah yang disebut sebagai Hukum Kekekalan Energi. Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Maka persamaan Hukum kekekalan energi dinotasikan dengan:

$\Delta = 0$

$EM_1 = EM_2 = konstan$

$Ek_1 + Ep_1 = Ek_2 + Ep_2$

Dimana,

$EM$ = Energi Mekanik benda (Joule)

$EM_1$ = energi mekanik di posisi 1

$EM_2$ = energi mekanik di posisi 2

Contoh Soal Usaha dan Energi

Kotak bermassa M dengan bagian atas terbuka bergerak sepanjang bidang datar tanpa gesekan dengan kecepatan v1. Benda dengan massa M dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak, sementara kotak tetap bergerak dengan laju v2. Beberapa saat kemudian, benda dengan massa M dijatuhkan dari atas dan masuk ke dalam kotak dan kotak terus bergerak dengan kecepatan v3. Dari kasus ini, pernyataan yang BENAR adalah …. (Fisika Simak UI 2013)

(1) v2 = vi(2) v2 = vi(3) v3 = vi(4) v3 = v2

SOLUSI:

Dalam penyelesaian ini menggunakan prinsip hukum kekekalan energi [∆E= 0]. Karena kotak tidak mengalami perpindahan ketinggian, maka tidak ada gaya potensial yang terjadi sehingga perubahan energi yang terjadi hanya energi kinetik.

Diketahui,

m1 = M.
m2 = 5/4M.
m3 = 2M.

Kita cari semua komponen yang ditanyakan dengan menggunakan Persamaan Hukum Kekekalan Energi:

((1) BENAR dan (2) SALAH)

((4) SALAH)

((3) BENAR)

Jawaban: B

(B) Jika (1) dan (3) yang benar

Gerak Parabola

Mei 16, 2019 No comments

Definisi Gerak Parabola

RG Squad, pernah mendengar tentang gerak parabola? Eits, ini bukan parabola televisi, loh. Melainkan gabungan antara gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB). Penasaran apa maksudnya? Yuk, simak artikel ini untuk penjelasan lebih lanjut tentang definisi gerak parabola!

Gerak parabola merupakan gerak dua dimensi suatu benda yang bergerak membentuk sudut elevasi dengan sumbu x atau sumbu y. Sumbu x (horizontal) merupakan GLB dan sumbu y (vertikal) merupakan GLBB. Kedua gerak ini tidak saling memengaruhi, hanya saja membentuk suatu gerak parabola.

Nama lainnya disebut juga dengan gerak peluru yang memiliki bentuk lintasan parabola. Lintasan parabola dapat diilustrasikan seperti pada gambar di bawah ini.

Ilustrasi lintasan

Pada gambar terlihat ada simbol x dan y, komponen-komponen di antaranya memiliki arah yang berbeda.

Komponen Sumbu X

Dalam gerak parabola, komponen sumbu x merupakan komponen GLB. GLB merupakan kecepatan di sumbu horizontal pada titik ataupun posisi tetap. Pada sumbu x, komponen awal ialah simbol dari kecepatan awal. Secara matematis, nilai didapatkan dengan persamaan di bawah ini:

Oke, sekarang coba perhatikan tabel yang menunjukkan gerak parabola pada sumbu x ini:

Komponen Sumbu Y

Jika sumbu x merupakan komponen GLB, sumbu y atau arah vertikal komponen gerak merupakan GLBB.Perbedaan sumbu x dengan sumbu y ialah simbol perpindahan/jarak pada sumbu x ditunjukkan dengan s, sedangkan pada sumbu y ditunjukkan dengan y. Sumbu y kecepatan awal disimbolkan dengan. Sehingga, dapat dirumuskan sebagai berikut:

Gerak Lurus

Mei 16, 2019 No comments

Mengetahui Konsep Gerak Lurus

RG Squad pernah mendengar gerak lurus? Ingat yah, gerak adalah perubahan kedudukan suatu benda dari posisi awal. Benda dikatakan bergerak ketika benda mengalami perpindahan atau menempuh suatu jarak tertentu. Berdasarkan lintasannya, gerak terbagi menjadi 3 jenis, yaitu gerak lurus, gerak melingkar, dan gerak melengkung (parabola). Benda yang bergerak pada lintasan lurus disebut gerak lurus. Nah, gerak yang akan kita bahas kali ini adalah konsep gerak lurus.

Well, gerak mengenal istilah jarak dan perpindahan. Jarak adalah panjang lintasan yang ditempuh benda tanpa memperhatikan arahnya. Sementara itu, perpindahan didefinisikan sebagai panjang lintasan, namun memperhatikan arah atau kedudukan awal dan akhir benda tersebut.

Ilustrasi jarak dan perpindahan (sumber gambar: mediabali.net)

Kecepatan dan Kelajuan Rata-Rata

Kecepatan rata-rata merupakan perbandingan perpindahan benda dengan waktu tempuh. Kecepatan merupakan besaran vektor, karena memiliki besar dan arah. Kecepatan rata-rata merupakan perubahan perpindahan (posisi) yang ditempuh oleh benda tiap satuan waktu.

Kelajuan rata-rata merupakan panjang lintasan (jarak) yang ditempuh oleh benda tiap satuan waktu.

Gerak lurus dibedakan menjadi 2, yaitu gerak lurus beraturan (GLB) dan gerak lurus berubah beraturan (GLBB).

Gerak Lurus Beraturan (GLB)
Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)

GLB merupakan gerak benda pada lintasan lurus dengan kecepatan yang tetap atau tanpa percepatan.

Secara matematis, rumus GLB ditulis sebagai berikut:

Grafik GLB v terhadap t (sumber: brainly.co.id)

GLBB merupakan gerak lurus suatu benda yang kecepatannya berubah karena adanya percepatan tetap. Maksud percepatan tetap ialah percepatan selalu sama terhadap waktu. Karena adanya percepatan, rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier, melainkan kuadratik.

Ketentuan :

(+) saat benda dipercepat , jadi vt > v0

(-) saat benda diperlambat, jadi vt < v0

http://fisikazone.com/wp-content/uploads/2015/03/Grafik-GLBB.jpg

Grafik GLBB (sumber gambar: fisikazone.com)

Media Pembelajaran Berbasis Blog Farrel R.A.W

Belajar Yuk!

Kamis, 16 Mei 2019