Topik hari ini (minggu 6)
Topik hari ini (minggu 6)
Sistem Partikel
Fisika Dasar I (FI-321)
Sistem Partikel
dan
Persoalan Dinamika
Persoalan Dinamika
Konsep Gaya
Konsep Gaya
Konsep Energi
Konsep Energi
Gaya berkaitan dengan
Gaya berkaitan dengan Lebih mudah pemecahannyaLebih mudah pemecahannya
Konsep
Konsep
Momentum
Momentum
Dan
Dan
Impuls
Impuls
Gaya berkaitan dengan Gaya berkaitan dengan
perubahan gerak perubahan gerak (Hukum Newton) (Hukum Newton)
Lebih mudah pemecahannya Lebih mudah pemecahannya karena kita hanya bekerja karena kita hanya bekerja dengan besaran
dengan besaran--besaran skalarbesaran skalar
Kehilangan informasi Kehilangan informasi tentang arah tentang arah
Impuls
Impuls
Besaran Besaran--besaran besaran Vektor, jadi Vektor, jadi Informasi tentang Informasi tentang Arah tetap Arah tetap dipertahankan dipertahankan Besaran Besaran--besaran besaran Vektor, jadi Vektor, jadi Informasi tentang Informasi tentang Arah tetap Arah tetap dipertahankan dipertahankanHk II Newton dalam Bentuk Impuls dan
Hk II Newton dalam Bentuk Impuls dan
Momentum
Momentum
dt
p
d
F
r
r
=
∫
∫
t prr
r
r
r
r
r
Hk II Newton : Hk II Newton : BilaBila diketahuidiketahui gayagaya sebagaisebagai fungsifungsi waktuwaktu, , makamaka HkHk II Newton II Newton menjadimenjadi ::
∫
t=
∫
=
−
=
−
0 p p 0 0 0v
m
v
m
p
p
p
d
dt
F
rr
r
r
r
r
r
∫
=
t 0I
dt
F
r
r
DikenalDikenal sebagaisebagai ImpulsImpuls dandan sebagaisebagai
momentum linier momentum linier
v
m
p
r
=
r
p
p
p
I
r
r
0r
r
∆
=
−
=
SehinggaMomentum Linier
Momentum Linier
►
►
Besaran
Besaran Vektor
Vektor
,
, arah
arah momentum
momentum sama
sama dengan
dengan arah
arah
kecepatan
kecepatan
v
m
p
r
=
r
kecepatan
kecepatan
►►
Diaplikasikan
Diaplikasikan dalam
dalam gerak
gerak dua
dua dimensi
dimensi menjadi
menjadi::
yy x
x
mv
dan
p
mv
Impuls
Impuls
►
►
Untuk
Untuk
mengubah
mengubah
momentum
momentum dari
dari sebuah
sebuah benda
benda,
,
sebuah
sebuah
gaya
gaya harus
harus dihadirkan
dihadirkan
►
►
Laju
Laju perubahan
perubahan momentum
momentum sebuah
sebuah benda
benda sama
sama
dengan
dengan gaya
gaya neto
neto yang
yang bekerja
bekerja pada
pada benda
benda tsb
tsb
Memberikan
Memberikan pernyataan
pernyataan lain
lain Hukum
Hukum II Newton
II Newton
((F
F
netnet∆t
∆t)
) didefinisikan
didefinisikan sebagai
sebagai
iimpuls
mpuls
Impuls
Impuls adalah
adalah
besaran
besaran vektor
vektor
,
, arahnya
arahnya sama
sama dengan
dengan
arah
arah gaya
gaya
∆t
F
p
∆
:
atau
∆t
)
m(
∆t
p
∆
F
net=
net−
=
=
v
fv
ir
r
r
Interpretasi Grafik dari Impuls
Interpretasi Grafik dari Impuls
►
► BiasanyaBiasanya gayagaya tidaktidak konstankonstan
((bergantungbergantung waktuwaktu))
►
► JikaJika gayagaya tidaktidak konstankonstan, ,
(((( ))))
t F kurva bawah di luas ∆t F impuls i i ∆t i ==== ∑ ∑ ∑ ∑ ==== ►► JikaJika gayagaya tidaktidak konstankonstan, ,
gunakan
gunakan gayagaya ratarata--rata rata
►
► Gaya rataGaya rata--rata rata dapatdapat dikatakandikatakan
sebagai
sebagai gayagaya konstankonstan yang yang memberikan
memberikan impulsimpuls yang yang samasama pada
pada bendabenda dalamdalam selangselang waktuwaktu seperti
seperti padapada gayagaya sebenarnyasebenarnya ((bergantungbergantung waktuwaktu))
Latihan
Latihan 1
1
s m 3 2 vr0 = iˆ+ jˆ / SebuahSebuah bendabenda yang yang bermassabermassa 5 kg 5 kg mulamula--mulamula bergerakbergerak dengandengan kecepatankecepatan ,
, kemudiankemudian mengalamimengalami gayagaya dengandengan komponenkomponen x x berubah
berubah terhadapterhadap waktuwaktu sepertiseperti padapada gambargambar, , dandan komponenkomponen y yang y yang berubah
berubah terhadapterhadap waktuwaktu menurutmenurut F 4t N
y = F Fxx(N)(N) 10 10 t (sekon) t (sekon) 5 5 4 4 3 3 2 2 --1010 10 10 Tentukanlah: Tentukanlah: a.
a. Impuls yang dialami benda antara t=0 dan t=5 s!Impuls yang dialami benda antara t=0 dan t=5 s! b.
b. Momentum linier dan kecepatannya saat t=5 s!Momentum linier dan kecepatannya saat t=5 s! c.
Contoh: Impuls diaplikasikan
Contoh: Impuls diaplikasikan
pada Mobil
pada Mobil
►
►
Faktor
Faktor terpenting
terpenting adalah
adalah
waktu
waktu benturan
benturan
atau
atau
waktu
waktu yang
yang diperlukan
diperlukan pengemudi
pengemudi//penumpang
penumpang
untuk
untuk diam
diam
IniIni akanakan mengurangimengurangi kemungkinankemungkinan kematiankematian padapada tabrakantabrakan mobilmobil
Cara
Cara untuk
untuk menambah
menambah waktu
waktu
►
►
Cara
Cara untuk
untuk menambah
menambah waktu
waktu
SabukSabuk pengamanpengaman KantungKantung udaraudara
kantungkantung udaraudara menambahmenambah waktuwaktu tumbukantumbukan dandan menyerapmenyerap energienergi dari
Sistem Banyak Partikel
Sistem Banyak Partikel
∑
==
+
+
+
=
N 1 i i N 2 1p
p
p
p
P
r
r
r
r
r
...
( ) ( )r
r
( )r
TinjauTinjau sistemsistem yang yang terdiriterdiri daridari N N buahbuah partikelpartikel, momentum total , momentum total sistemsistem dituliskan
dituliskan
Untuk
Untuk melihatmelihat bagaimanabagaimana evolusievolusi momentum total momentum total iniini, , sebagai
sebagai ilustrasiilustrasi kitakita tinjautinjau sistemsistem yang yang terdiriterdiri daridari 3 3 partikelpartikel (N=3)(N=3)
( ) ( ) ( )i 13 i 12 e 1
F
F
F
r
r
r
,
,
( ) ( ) ( )i 32 i 31 e 3F
F
F
r
r
r
,
,
GayaGaya--gayagaya yang yang bekerjabekerja padapada partikelpartikel 1: 1:
Gaya
Gaya--gayagaya yang yang bekerjabekerja padapada partikelpartikel 2: 2:
Gaya
Gaya--gayagaya yang yang bekerjabekerja padapada partikelpartikel 3: 3:
( ) ( ) ( )i 23 i 21 e 2
F
F
F
r
r
r
,
,
Hk II Newton partikel 1: Hk II Newton partikel 1: ( ) ( ) ( )i 13 i 12 e 1 1F
F
F
dt
p
d
r
r
r
r
+
+
=
HkHk II Newton II Newton partikelpartikel 2:2: Hk II Newton partikel 3:Hk II Newton partikel 3:
( ) ( ) ( )i 23 i 21 e 2 2
F
F
F
dt
p
d
r
=
r
+
r
+
r
( ) ( ) ( )i 32 i 31 e 3 3F
F
F
dt
p
d
r
r
r
r
+
+
=
Lanjutan Sistem Banyak Partikel
Lanjutan Sistem Banyak Partikel
(
p
p
p
)
F
( )F
( )F
( )(
F
( )F
( ))
(
F
( )F
( ))
(
F
( )F
( ))
dt
d
i 32 i 23 i 31 i 13 i 21 i 12 e 3 e 2 e 1 3 2 1r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
+
+
+
+
+
+
+
+
=
+
+
Jumlahkan Hk II Newton pertikel 1, 2 dan 3: Jumlahkan Hk II Newton pertikel 1, 2 dan 3:
Ruas
Ruas kirikiri adalahadalah lajulaju perubahanperubahan momentum total momentum total sistemsistem.. Di
Di ruasruas kanankanan, , gayagaya--gayagaya didi dalamdalam kurungkurung adalahadalah pasanganpasangan aksiaksi--reaksireaksi.. Akhirnya
Akhirnya diperolehdiperoleh::
(
+
+
)
=
( )+
( )+
( )=
∑
( )=
e e 3 e 2 e 1 3 2 1p
p
F
F
F
F
p
dt
d
P
dt
d
r
r
r
r
r
r
r
r
Jadi
Jadi,
, evolusi
evolusi dari
dari momentum total
momentum total sistem
sistem hanya
hanya
dipengaruhi
(
N N)
N N N N N i i Nr
m
r
m
r
m
dt
d
dt
r
d
m
dt
r
d
m
dt
r
d
m
v
m
v
m
v
m
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
+
+
+
=
+
+
+
=
+
+
+
=
=
+
+
+
=
∑
=...
...
...
p
p
...
p
p
P
2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 1 2 1∑
=
+
+
+
=
m
m
m
N Nm
iM
1 2...
Pusat Massa Sistem
Pusat Massa Sistem
Momentum total
Momentum total sistem
sistem::
Bila
Bila Massa Total
Massa Total Sistem
Sistem M
M,,
∑
=
=
+
+
+
=
i i Nm
m
m
m
M
1 2 1...
(
)
pm pm N NV
M
R
dt
d
M
M
r
m
r
m
r
m
dt
d
M
r
r
r
r
r
r
=
=
+
+
+
=
...
P
1 1 2 2Momentum total
Momentum total sistem
sistem menjadi
menjadi::
Momentum total
Momentum total sistem
sistem banyak
banyak partikel
partikel sama
sama dengan
dengan momentum
momentum
sebuah
sebuah partikel
partikel bermassa
bermassa M
M ((jumlah
jumlah massa
massa anggota
anggota sistem
sistem)) yang
yang
terletak
Lanjutan Pusat Massa Sistem
Lanjutan Pusat Massa Sistem
Posisi
Posisi pusat
pusat massa
massa sistem
sistem adalah
adalah::
Secara
Secara fisis
fisis,
, pusat
pusat massa
massa menunjukkan
menunjukkan rata
rata--rata
rata letak
letak massa
massa
sistem
sistem dan
dan juga
juga menunjukkan
menunjukkan posisi
posisi tempat
tempat seolah
seolah--olah
olah
∑
∑
= ==
+
+
+
=
N i i N i i i N N pmm
r
m
M
r
m
r
m
r
m
R
1 1 2 2 1 1...
r
r
r
r
r
Catt:Catt: PersamaanPersamaan didi sampingsamping adalahadalah persamaanpersamaan vektor
vektor, , jadijadi kitakita dapatdapat menuliskannyamenuliskannya dalam
dalam bentukbentuk komponenkomponen..
Animasi 6-1
sistem
sistem dan
dan juga
juga menunjukkan
menunjukkan posisi
posisi tempat
tempat seolah
seolah--olah
olah
massa
massa sistem
sistem terkumpul
terkumpul
Untuk
Untuk sistemsistem yang yang terdiriterdiri daridari bendabenda kontinukontinu, , pusatpusat massanyamassanya dapatdapat dihitungdihitung dengan
dengan menganggapmenganggap bendabenda terdiriterdiri daridari elemenelemen--elemenelemen kecilkecil bermassabermassa dm dm dandan notasi
notasi sigma sigma didi atasatas digantidiganti dengandengan integrasiintegrasi
dm r M dm dm r Rpm
∫
∫
∫
= = r r r 1 Catt:Catt: PersamaanPersamaan didi sampingsamping adalahadalah persamaanpersamaan vektor
vektor, , jadijadi kitakita dapatdapat menuliskannyamenuliskannya dalam
Latihan 2
Latihan 2
1.
1. Empat buah partikel dengan massa dan posisi (x,y) masingEmpat buah partikel dengan massa dan posisi (x,y) masing--masing sebagai berikutmasing sebagai berikut m
m11= 1 kg posisi (0 m,0 m), m= 1 kg posisi (0 m,0 m), m22= 2 kg posisi (1 m,0 m), m= 2 kg posisi (1 m,0 m), m33= 3 kg posisi (1 m,1 m),= 3 kg posisi (1 m,1 m), dan m
dan m44= 4 kg posisi (0 m,1 m). Tentukan posisi pusat massa sistem!= 4 kg posisi (0 m,1 m). Tentukan posisi pusat massa sistem!
2.
2. Sebuah batang yang panjangnya 10 m terletak pada sumbu x dengan pangkal Sebuah batang yang panjangnya 10 m terletak pada sumbu x dengan pangkal batang pada posisi x = 0 dan ujung batang pada posisi x = 10 m. Anggap batang batang pada posisi x = 0 dan ujung batang pada posisi x = 10 m. Anggap batang hanya berdimensi satu (x), tentukan posisi pusat massanya apabila!
hanya berdimensi satu (x), tentukan posisi pusat massanya apabila! a.
a. Rapat massa batang homogenRapat massa batang homogen a.
a. Rapat massa batang homogenRapat massa batang homogen b.
b. Rapat massa batang merupakan fungsi posisi menurut Rapat massa batang merupakan fungsi posisi menurut λλ(x) = 6x kg/m(x) = 6x kg/m
3.
3. Tentukan pusat massa sepotong kawat homogen (rapat massa konstan) yangTentukan pusat massa sepotong kawat homogen (rapat massa konstan) yang berbentuk setengah lingkaran berjejari R!
berbentuk setengah lingkaran berjejari R!
R R
(
)
pm pm N NR
M
V
dt
d
M
M
r
m
r
m
r
m
dt
d
M
r
r
r
r
r
r
=
=
+
+
+
=
...
P
1 1 2 2Gerak Pusat Massa
Gerak Pusat Massa
Momentum total
Momentum total sistem
sistem::
Hk
Hk II Newton:
II Newton:
(
)
=
=
=
∑
( )=
e pm pm pmM
a
F
dt
V
d
M
V
M
dt
d
dt
d
r
r
r
r
r
P
Pusat
Pusat massa
massa sebuah
sebuah sistem
sistem bergerak
bergerak seperti
seperti sebuah
sebuah partikel
partikel
bermassa
bermassa M
M = ∑
= ∑
m
m
iidi
di bawah
bawah pengaruh
pengaruh gaya
gaya eksternal
eksternal
yang
yang bekerja
bekerja pada
pada sistem
sistem
Kekekalan
Kekekalan Momentum
Momentum
( )
( )Konstan
P
0
P
0
P
=
=
⇒
=
=
=
=
=
=
∑
pm e pm pmV
M
dt
d
F
a
M
dt
V
d
M
dt
d
dt
d
r
r
r
r
r
r
r
Jika gaya eksternal neto yang bekerja pada sebuah
sistem yang terdiri dari dua benda (atau lebih)
adalah nol,
maka kecepatan pusat massa sistem
►
► JikaJika gayagaya eksternaleksternal netoneto samasama dengandengan nolnol, , makamaka kecepatankecepatan pusatpusat massamassa konstankonstan ►
► DipilihDipilih sistemsistem koordinatkoordinat dengandengan titiktitik asalasal didi pusatpusat massamassa ((KerangkaKerangka acuanacuan pusatpusat
masa masa))
►
► KerangkaKerangka acuanacuan pusatpusat massamassa dinamakandinamakan jugajuga kerangkakerangka acuanacuan momentum momentum nolnol
(
)
( ) Konstan P 0 P 0 P = ⇒ = = = = = =∑
r r r r r r r dt d F a M dt V d M V M dt d dt d e pm pm pmKerangka Acuan Pusat Massa
Contoh Contoh
Sistem
Sistem duadua partikelpartikel, , dimanadimana bergerakbergerak dengandengan kecepatankecepatan dandan bergerakbergerak dengan
dengan kecepatankecepatan ..
Kecepatan
Kecepatan pusatpusat massamassa::
Kecepatan
Kecepatan duadua partikelpartikel dalamdalam kerangkakerangka pusatpusat massamassa::
1 m v1 r 2 m 2
v
r
2 1 2 2 1 1 m m v m v m Vpm + + = r r r pm pm V v u V v u r r r r r r − = − = 2 2 1 1►
► EnergiEnergi kinetikkinetik sistemsistem partikelpartikel adalahadalah jumlahjumlah energienergi kinetikkinetik masingmasing--masingmasing
partikel partikel
Energi Kinetik Sistem Partikel
2 2 2
.
1
1
)
).(
(
2
1
)
.
(
2
1
2
1
i i pm i i pm i i pm i pm i i i i i i i i iu
m
V
u
m
V
m
u
V
u
V
m
v
v
m
v
m
K
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
∑
∑
∑
∑
∑
∑
+
+
=
+
+
=
=
=
►► SukuSuku pertamapertama adalahadalah energienergi kinetikkinetik yang yang berhubunganberhubungan dengandengan gerakangerakan
pusat
pusat massamassa dandan sukusuku keduakedua adalahadalah energienergi kinetikkinetik sistemsistem partikelpartikel relatifrelatif terhadap
terhadap pusatpusat massamassa
2 2 2 2
2
1
2
1
2
1
2
1
.
2
2
i i i pm i i i pm i i i i i pm i i i pm i iu
m
V
M
u
m
V
m
u
m
V
u
m
V
m
r
r
r
r
∑
∑
∑
∑
∑
∑
+
=
+
=
+
+
=
Tumbukan
Tumbukan
TumbukanTumbukan merupakanmerupakan kontakkontak fisikfisik antaraantara duadua bendabenda ((atauatau lebihlebih))
DalamDalam setiapsetiap tumbukantumbukan, , suatusuatu gayagaya yang yang relatifrelatif besarbesar bekerjabekerja padapada masing
masing--masingmasing partikelpartikel yang yang bertumbukanbertumbukan dalamdalam waktuwaktu yang yang relatifrelatif singkat
singkat
DiasumsikanDiasumsikan hanyahanya gayagaya internal yang internal yang bekerjabekerja selamaselama terjaditerjadi tumbukantumbukan
BerlakuBerlaku HukumHukum KekekalanKekekalan MomentumMomentum
BerlakuBerlaku HukumHukum KekekalanKekekalan MomentumMomentum
UntukUntuk sistemsistem yang yang terdiriterdiri duadua partikelpartikel::
f f i i f f i i f sistem i sistem
v
m
v
m
v
m
v
m
p
p
p
p
p
p
2 2 1 1 2 2 1 1 2 1 2 1r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
+
=
+
+
=
+
=
Animasi 6.3Jenis
Jenis Tumbukan
Tumbukan
►
►
Tumbukan
Tumbukan
Elastik
Elastik ((Lenting
Lenting Sempurna
Sempurna))
Momentum Momentum dandan EnergiEnergi kinetikkinetik kekalkekal►
►
Tumbukan
Tumbukan
Inelastik
Inelastik ((Tidak
Tidak Lenting
Lenting))
Momentum Momentum kekalkekal sedangkansedangkan EnergiEnergi kinetikkinetik tidaktidak kekalkekal
Animasi 6.4
Momentum Momentum kekalkekal sedangkansedangkan EnergiEnergi kinetikkinetik tidaktidak kekalkekal
►
► DiubahDiubah menjadimenjadi jenisjenis energienergi yang lain yang lain sepertiseperti panaspanas, , suarasuara
TumbukanTumbukan inelastikinelastik sempurnasempurna ((tidaktidak lentinglenting samasama sekalisekali)) terjaditerjadi ketika
ketika setelahsetelah tumbukantumbukan bendabenda salingsaling menempelmenempel
►
► TidakTidak semuasemua energienergi kinetikkinetik hilanghilang
TumbukanTumbukan inelastikinelastik sebagiansebagian ((tidaktidak lentinglenting sebagiansebagian),), terjaditerjadi antara
antara elastikelastik dandan inelastikinelastik sempurnasempurna ((tumbukantumbukan yang yang sebenarnya sebenarnya)) Animasi 6.5 hilang energi EK EKi ==== f ++++
Tumbukan 1 Dimensi
Tumbukan 1 Dimensi
Tumbukan
Tumbukan elastikelastik sempurnasempurna, , inelastikinelastik sempurnasempurna, , inelastikinelastik sebagiansebagian
Koefisien
Koefisien restitusirestitusi ee merupakanmerupakan ukuranukuran keelastikankeelastikan suatusuatu tumbukantumbukan, , didefinisikan
didefinisikan sebagaisebagai rasiorasio antaraantara kelajuankelajuan salingsaling menjauhmenjauh relatifrelatif dandan kelajuankelajuan saling
saling mendekatmendekat relatifrelatif
1i 2i 1f 2f
v
v
v
v
e
−
−
−
=
Tumbukan
Tumbukan 2
2 dan
dan 3
3 Dimensi
Dimensi
Tumbukan
Tumbukan elastikelastik sempurnasempurna, , inelastikinelastik sempurnasempurna, , inelastikinelastik sebagiansebagian
Strategi
Strategi Pemecahan
Pemecahan Masalah
Masalah Tumbukan
Tumbukan 2 & 3
2 & 3 Dimensi
Dimensi
Uraikan
Uraikan kekekalankekekalan momentum momentum dalamdalam tiaptiap komponenkomponen Terapkan
Latihan 3
Latihan 3
Sebuah benda bermassa m1 = 2 kg bergerak dengan kecepatan v1 = (3 i) m/s.
Benda lain bermassa m2 = 4 kg bergerak dengan kecepatan v2 = (3 i + 6 j) m/s.
Kedua benda bertumbukan dan tetap bersatu setelah tumbukan. Hitunglah a. Kecepatan kedua benda setelah bertumbukan!
b. Energi kinetik benda sebelum dan sesudah tumbukan! 1.
2. Sebuah bola bilyar bergerak dengan kecepatan u = (4 i) m/s. Bola menumbuk 2. Sebuah bola bilyar bergerak dengan kecepatan u1 = (4 i) m/s. Bola menumbuk
bola lain yang identik dalam keadaan diam. Setelah tumbukan, bola pertama
membentuk sudut 300 dengan arah semula. Bila tumbukan bersifat elastik sempurna,
Gerak
Dorongan Roket
Dorongan Roket
►
►
Prinsip roket berdasarkan pada
Prinsip roket berdasarkan pada
hukum
hukum
kekekalan momentum
kekekalan momentum
yang diaplikasikan
yang diaplikasikan
pada sebuah sistem, dimana sistemnya
pada sebuah sistem, dimana sistemnya
adalah roket sendiri ditambah bahan bakar
adalah roket sendiri ditambah bahan bakar
Berbeda dengan dorongan yang terjadi di
Berbeda dengan dorongan yang terjadi di
permukaan bumi dimana dua benda saling
permukaan bumi dimana dua benda saling
mengerjakan gaya satu dengan yang lain
mengerjakan gaya satu dengan yang lain
►
►
Jalan pada mobil
Jalan pada mobil
►Dorongan Roket (lanjutan)
Dorongan Roket (lanjutan)
►
►
Roket dipercepat sebagai hasil dari
Roket dipercepat sebagai hasil dari
hentakan buangan gas
hentakan buangan gas
►
►
Ini merepresentasikan kebalikan dari
Ini merepresentasikan kebalikan dari
tumbukan inelastik
tumbukan inelastik
tumbukan inelastik
tumbukan inelastik
Momentum kekal
Momentum kekal
Dorongan Roket (lanjutan)
Dorongan Roket (lanjutan)
Pada saat t :
m
►
►
Massa awal roket (+ bahan bakar) adalah m
Massa awal roket (+ bahan bakar) adalah m
►
►
Kecepatan awal roket adalah
Kecepatan awal roket adalah v
v
►
►
Momentum awal sistem
Momentum awal sistem
P
P
i
i
= m
= m v
v
Dorongan Roket (lanjutan)
Dorongan Roket (lanjutan)
Pada saat t + ∆t
∆t :
m ̶ ∆m ∆m
u
►
►
Massa roket sekarang adalah adalah m
Massa roket sekarang adalah adalah m ̶
̶ ∆
∆m
m
►►
Massa gas yang keluar
Massa gas yang keluar ∆
∆m
m
►►
Kecepatan roket bertambah menjadi
Kecepatan roket bertambah menjadi v + ∆v
v + ∆v
►►
Momentum akhir sistem
Momentum akhir sistem P
P
f
f
= momentum roket + momentum
= momentum roket + momentum
gas buang
gas buang
P
P
Dorongan Roket (lanjutan)
Dorongan Roket (lanjutan)
(
)
[
]
(
)
[
]
dm
m
-t
m
t
m
t
-m
m
-eks eks i f∆v
v
u
v
F
F
∆v
v
u
v
P
P
−
=
∆
→
∆
⇒
→
∆
+
∆
∆
+
∆
∆
=
∆
=
+
∆
+
∆
=
[ ]
dt
dm
-)
(m
dt
d
dt
dm
dt
dm
dt
d
m
dt
dm
dt
d
m
-dt
dm
dt
d
m
dt
dm
t
m
0
0
t
eks eksu
v
u
v
v
F
v
v
v
u
v
F
v
=
−
+
=
−
=
−
=
−
=
∆
∆
→
∆
⇒
→
∆
relatifdan
Limit
Dorongan Roket (lanjutan)
Dorongan Roket (lanjutan)
relatif
v
v
F
dt
dm
dt
d
m
eks=
−
=
Persamaan umum gerak roket :
roket
terhadap
relatif
keluar
yang
gas
Kecepatan
=
relatifv
dorong
Gaya
gas
pembakaran
Laju
relatif=
=
v
dt
dm
dt
dm
Latihan
Latihan 4
4
1. Sebuah roket bergerak dalam ruang bebas tanpa medan gravitasi dengan 1. Sebuah roket bergerak dalam ruang bebas tanpa medan gravitasi dengan
kecepatan awal kecepatan awal vv
0
0= 500 = 500 i i m/sm/s. . Roket menyemburkan gas dengan laju Roket menyemburkan gas dengan laju relatif terhadap roket sebesar 1000 m/s dalam arah berlawanan gerak relatif terhadap roket sebesar 1000 m/s dalam arah berlawanan gerak roket.
roket.
a. Berapa kecepatan akhir roket ketika massanya tinggal ½ kali semula! a. Berapa kecepatan akhir roket ketika massanya tinggal ½ kali semula! b. Berapa besar gaya dorong selama perjalanan bila laju pembakaran gas b. Berapa besar gaya dorong selama perjalanan bila laju pembakaran gas
10 kg/s 10 kg/s 10 kg/s 10 kg/s 2.
2. Roket bermassa 6000 kg disiapkan untuk peluncuran vertikal. Jika laju Roket bermassa 6000 kg disiapkan untuk peluncuran vertikal. Jika laju semburannya 1000 m/s, berapakah banyaknya gas yang harus
semburannya 1000 m/s, berapakah banyaknya gas yang harus
disemburkan tiap detik agar dapat diperoleh dorongan yang dibutuhkan disemburkan tiap detik agar dapat diperoleh dorongan yang dibutuhkan untuk:
untuk:
a. mengatasi berat roket! a. mengatasi berat roket!
b. memberikan percepatan awal pada roket sebesar 20 m/s b. memberikan percepatan awal pada roket sebesar 20 m/s22! !