1
1.. JJeellaasskkaan n yyaanng g aannddaa k
keettaahhuui i mmeennggeennaaii momentum dan impuls? momentum dan impuls?
Pembahasan : Pembahasan : M
Moommeennttuum m aaddaallaah h uukkuurraan n kkeessuukkaarraan n uunnttuuk k mem
memberhberhententikaikan n suasuatu tu benbenda da yanyang g sedsedang ang berbergergerak.ak. Momentum dilambangkan P didefinisikan sebagai hasil Momentum dilambangkan P didefinisikan sebagai hasil kali massa m dan kecepatan v.
kali massa m dan kecepatan v. p p=
=mv
mvImpuls adalah peristiwa gaya yang bekera pada benda Impuls adalah peristiwa gaya yang bekera pada benda dalam waktu hanya sesaat. !tau Impuls adalah peristiwa dalam waktu hanya sesaat. !tau Impuls adalah peristiwa bekeranya
bekeranya gaya gaya dalam dalam waktu waktu yang yang sangat sangat singkat.singkat. Imp
Impuls uls adaadalah lah hasihasil l kalkali i gaygaya a konkonstan sesaat stan sesaat dendengangan selang waktu gaya bekera.
selang waktu gaya bekera. "
".. MMeennggaappa sa seebbuuaah ph paalluu tteerbrbuuaat t ddaari ri bbaahhanan logam keras?
logam keras?
Pembahasan : Pembahasan :
#erdasarkan persamaan gaya impulsif : #erdasarkan persamaan gaya impulsif :
´´
F F=
=
I I Δ Δ t t $apat disimpul$apat disimpulkan bahawa kan bahawa semakisemakin n kecil selang kecil selang waktuwaktu ko
kontntak ak yayang ng didibubututuhkhkanan% % mamaka ka gagaya ya imimpupulslsif if yayangng dihasilkan akan semakin besar.
dihasilkan akan semakin besar.
&al ini menadi alasan sebuah palu dibuat dari bahan &al ini menadi alasan sebuah palu dibuat dari bahan lo
logam gam kekeraras. s. PaPalu lu tetersersebubut t didibubuat at dadari ri lologagam m kekerarass dengan tuuan untuk mempersingkat kontak antara palu dengan tuuan untuk mempersingkat kontak antara palu da
dan n papaku ku yyanang g didihahantntamamkakannnnyya% a% sesehihingngga ga papakuku tertancap lebih dalam karena mengalami gaya impulsif tertancap lebih dalam karena mengalami gaya impulsif yang lebih besar.
yang lebih besar.
5 5
'
'.. MMeennggaappa a sseeoorraanngg k
kaarraatteekka a sseeggeerraa me
menanaririk k tatangnganannynyaa ssaaaat t ppuukkuullaannnnyyaa mengenai lawan? mengenai lawan?
Pembahasan : Pembahasan :
#erdasarkan persamaan gaya impulsif : #erdasarkan persamaan gaya impulsif :
´´
F F=
=
I I Δ Δ t t $apat disimpul$apat disimpulkan bahawa kan bahawa semakisemakin n kecil selang kecil selang waktuwaktu ko
kontntak ak yayang ng didibubututuhkhkanan% % mamaka ka gagaya ya imimpupulslsif if yayangng dihasilkan akan semakin besar.
dihasilkan akan semakin besar. &al
akan segera menarik tangannya saat pukulannya mengenai lawan yaitu agar selang waktu kontak antara kepalan tangan dengan badan lawan yang dipukulnya berlangsung sesingkat mungkin sehingga lawannya
menderita gaya impulsif yang lebih besar. (. Mengapa untuk
menghentikan lau gerak bola besi 1 kg lebih sukar dibandingkan dengan menghentikan lau gerak bola sepak )** gram yang memiliki ukuran dan kecepatan yang sama?
Pembahasan :
#enda dengan massa m dan kecepatan v akan memiliki momentum P=mv . Jika massa suatu benda semakin besar meskipun kecepatan yang dimiliki benda tersebut sama% momentum yang dimiliki benda tersebut akan semakin besar. Jika momentumnya semakin besar% maka gaya + yang dibutuhkan untuk menghentikan benda tersebut akan semakin besar. ,ehingga% akan lebih sulit untuk menghentikan bola besi dengan massa 1 kg dibandingkan dengan bola sepak yang memiliki massa )** gram meskipun ukuran dan kecepatan kedua bola tersebut sama.
-. Mengapa seorang pengendara motor
ketika mengendari motornya di alan raya diwaibkan
menggunakan helm?
Pembahasan :
#agian dalam sebuah helm terdapat lapisan lunak seperti spons dan styrofoam. apisan lunak tersebut bertuuan untuk memperlama waktu kontak kepala dengan benda keras ketika teradi kecelakaan ataupun benturan di kepala. Jika tidak ada lapisan lunak ters ebut% gaya impulsif akan bekera lebih cepat sehingga akan memberikan efek yang lebih besar terhadap kepala. #esarnya gaya impulsif berbanding terbalik dengan selang waktu kontak yang diperlukan% sesuai dengan persamaan gaya impulsif berikut :
´
F=
IΔ t
). $engan impuls yang sama% seseorang memukul bantal yang disandarkan pada tembok dan kemudian memukul tembok.
Pembahasan :
/etika memukul tembok% gaya yang diberikan bekera seketika 0selang waktu singkat.
Mengapa orang tersebut merasa sakit
ketika memukul
bantal% tetapi merasa sakit ketika memukul tembok?
lebih lama 0selang waktu lama.
#erdasarkan persamaan gaya impulsif :
´
F
=
I Δ t!pabila impul yang diberikan untuk kedua keadian sama% maka :
I 1= I 2
´
F 1∆ t 1= ´ F 2∆ t 2
/arena Δt ₁
< Δt
₂ maka F ₁> F
₂ Jadi% ika selang waktu kera gaya singkat% maka gaya impulsif yang bekera besar sedangkan kalau selang waktu kera gaya lebih lama% maka gaya impulsif yang bekera kecil. 2aya impulsif yang besar inilah yangmenyebabkan tangan terasa sakit.
3. Manakah tumbukan
yang lebih berbahaya bagi penumpang bus%
ketika bus yang
bergerak berlawanan arah tabrakan kemudian saling terpental atau keduanya bertabrakan lalu berhimpitan sesaat setelah tabrakan? Pembahasan :
!pabila mobil yang bertabrakan saling terpental% pada mobil tersebut teradi perubahan momentum yang lebih besar daripada mobil yang bertabrakan kemudian berhimpit sesaat setelah tabrakan. Mobil yang bertabrakan kemudian terpental akan memiliki waktu kontak yang lebih singkat daripada keduanya bertabrakan kemudian berhimpitan sesaat setelah
tabrakan. #erdasarkan persamaan gaya impulsif :
´
F=
I Δ t´
F=
Δ p ΔtMaka dapat disimpulkan mobil yang bertabrakan dan saling terpental akan memiliki gaya impulsif yang lebih besar% sehingga memberikan dampak yang lebih besar
pula bagi penumpang bus tersebut. Jadi lebih berbahaya ketika bus yang bergerak berlawanan arah tabrakan kemudian saling terpental daripada keduanya bertabrakan lalu berhimpitan sesaat setelah tabrakan.
4. $ua buah benda yang massanya berbeda memiliki momentum yang sama.benda manakah yang memiliki energi kinetik lebih besar ? elaskan5
Pembahasnan :
$ua buah benda dengan momentum yg sama dan masa yg berbeda berarti memiliki kecepetan yang berbeda dimana sesuai rumus momentun p=mv % maka benda yang memiliki massa yang lebih kecil meiliki kecepatan yang lebih besar. #erdasarkan rumus energi kinetik
Ek
=
1 2 mv2
% kecepatan memiliki faktor yang lebih besar dalam menentukan energi kinetik 0kecepatan dikuadratkan sehingga benda yang memiliki massa yang lebih kecil dan kecepatan yang lebih besar memiliki energi kinetik yang lebih besar daripada benda yang memiliki massa yang lebih besar dan kecepatan yang lebih kecil walaupun momentumnya sama.
6. !pakah suatu benda dapat memiliki momentum tetapi tidak memiliki energi? $an sebaliknya% apakah suatu benda dapat memiliki energi tetapi tidak memiliki momentum? Pembahasan : 7nergi kinetik Ek
=
1 2 mv 2 Momentum p=mv/eduanya bergantung dari kecepatan dan massa. &ubungan keduanya yaitu :
Ek
=
1 2 mvEk
=
m(
v . v)
2 Ek=
(
mv)(
mv)
2m Ek=
p 2 2mJadi ika p 8 *% maka 7k 8 * dan sebaliknya ika 7k 8 *% maka p 8 *
!rtinya tidak mungkin sebuah benda memiliki momentum tanpa energi kinetik dan sebaliknya% tidak mungkin sebuah benda memiliki energi kinetik tanpa momentum./arena keduanya dipengaruhi oleh besaran yang sama 0massa dan kecepatan.
,uatu benda dapat memiliki energi tetapi tidak memiliki momentum% ika benda tersebut berada di suatu tempat yang tinggi 0memiliki energi potensial tetapi diam 0momentum nol. /arena energi potensial tidak berkaitan dengan kecepatan% hanya berkaitan dengan
massa dan kedudukan benda tersebut.
1*. $ua buah benda
memiliki energi
kinetik sama% tetapi
massanya berbeda.
!pakah momentum
kedua benda tersebut sama ? Jelaskan5 Pembahasan : 7nergi kinetik Ek
=
1 2 mv 2 Momentum p=
mv/eduanya bergantung dari kecepatan dan massa. &ubungan keduanya yaitu :
Ek
=
12 mv
Ek
=
m(
v . v)
2 Ek=
(
mv)(
mv)
2m Ek=
p 2 2m#erdasarkan hubungan diatas maka% ika dua buah benda memiliki energi kinetik yang sama tetapi massanya berbeda maka momentum kedua benda akan berbeda.
11. Perhatikan gambar berikut5
Mengapa dalam peristiwa tersebut teradi gaya dorong pada roket?
Pembahasan :
Mula9mula roket dalam keadaan diam sehingga momentum total sistem roket adalah nol. oket tersebut memiliki tangki yang berisi bahan bakar hidrogen dan oksigen cair. /etika bahan bakar roket digunakan% di dalam roket akan dihasilkan gas dengan tekanan yang sangat tinggi. 2as ini kemudian menyembur kebawah dengan kelauan yang sangat tinggi sehingga menghasilkan momentum yang sangat besar. &ukum kekekalan momentum mengharuskan momentum total sistem roket tetap nol% seperti persamaan berikut :
Σ P0
=
Σ P '=
0Pr
+
Pg=
0Pr
=−
Pg,ebagai akibatnya% roket akan bergerak keatas dengan besar momentum yang sama dengan besar momentum
udara yang menyembur ke bawah.
1". Mengapa
pertandingan udo selalu diadakan diatas matras? !pa peran matras pada peristiwa ini?
Pembahasan :
/etika peudo dibanting diatas matras ataupun di atas lantai% impuls yang dialami oleh peudo tersebut tetap sama. Peran matras dalam hal ini adalah untuk membuat waktu kontak antara punggung peudo dengan matras berlangsung lebih lama daripada antara punggung peudo dengan lantai. ;alaupun impuls yang dialami akan sama% tetapi ika waktu kontak yang dialami peudo tersebut berbeda% maka gaya impilsif yang akan dialami peudo tersebut akan berbeda%. &al ini berdasarkan persamaan gaya impulsif berikut ini:
I
=
F ∆ tF
=
I Δ t,esuai dengan persamaan di atas% maka gaya impulsif yang dikerakan matras pada punggung lebih kecil daripada gaya impulsif yang dikerakan lantai pada punggung. !kibatnya% peudo yang dibanting di atas matras tidak terlalu merasakan sakit akibat bantingan yang dialaminya dibandingkan ika tidak menggunakan matras.
5
1'. Perhatikan gambar berikut5
Mengapa orang yang melompat dari suati ketinggian selalu menekuk lututnya ketika mendarat ke tanah ?
Pembahasan :
,esaat sebelum mendarat di tanah ia memiliki kecepatan v
=−
√
2gh. $engan demikian% selama orang tersebut kontak dengan tanah% momentumnya berubah dari Pawal=mv=−m
√
2gh . Menadi Pakhir=
0 .Perubahan momentum Δ P= Pakhir− Pawal=m
√
2gh akan memberikan impuls pada kaki orang itu sebesarI
=
Δ P=
m√
2gh. #ergantung pada selang waktu kontak Δ t % antara kaki dengan tanah% kaki akan menderita gaya impuls rata9rata oleh tanah sebesar
´ F = I
Δ t =
m
√
2gh Δ t .<saha orang menekuk lutut ketika mendarat adalah untuk memperlama selang waktu kontak Δ t . Makin penang arak tekukan lutut% makin lama waktu kontak
Δ t % dan itu berarti makin kecil gaya impulsif rata9
rata F
´
. ,edangkan arak tekukan yang lebih pendek mempersingkat waktu kontak Δ t % sehingga meningkatkan gaya impulsif rata9rata. Jika orang mendarat dengan posisi lutut lurus 0tidak mekuk% gaya impulsif rata9rata yang dialami lututnya dapat sangat besar. Ini dapat mengakibatkan patah tulang pada salahsatu atau kedua kaki orang tersebut. 1(. ,ebuah troli yang
atapnya terbuka bergerak dengan kecepatan konstan ditengah huan deras. !ir huan atuh vertikal. Maka yang teradi pada momentum troli dan kecepatan troli adalah ....
Pembahasan :
Momentum troli tidak berubah. &al ini disebabkan karena tidak ada gaya yang mengubah lau troli. ,ebenarnya ada gaya dari air huan pada bak troli% namun arah gaya ini vertikal tegak lurus arah gerak troli sehingga tidak akan merubah momentum troli arah mendatar. /arena momentum troli konstan dan massanya bertambah 0akibat air huan maka kecepatan troli akan berkurang
(
p=
mv)
.Jadi% momentum tidak berubah dan kecepatannya berkurang
1-. Jika p eluru k aret d an
peluru timah
ditembakkan pada
sebuah papan dengan kecepatan yang sama% maka peluru manakah
yang memiliki
kekuatan dorongan
yang lebih besar dan bagaimana
dampaknya terhadap papan?
Pembahasan :
Peluru timah ketika ditembakkan akan masuk kedalam papan. Impuls yang diberikan peluru timah sama dengan beda momentum peluru yaitu mv. <ntuk peluru karet setelah tumbukan peluru karet akan terpental dengan kecepatan =v0tanda minus adalah karena peluru karet bergerak berlawanan. Impuls yang diberikan peluru karet pada papan adalah mv = 0=mv 8 m0v > v. /arena impuls yang diberikan peluru karet lebih besar% maka daya dorong peluru karet uga lebih besar.
Peluru timah memiliki daya rusak lebih besar karena ia memberikan seluruh energi kinetiknya untuk papan. 7nergi kinetik ini diubah menadi energi panas yang akan merusakkan papan. ,edangkan peluru karet energinya dibawa kembali setelah tumbukan. ,ehingga energi yang diterima papan sangat kecil% kerusakan yang ditimbulkannya pun minimum.
Jadi% yang memilik kekuatan dorong terbesar adalah peluru karet. ,edang yang mempunyai kekuatan
merusak terbesar adalah peluru timah.
