Hukum Kekekalan Momentum

Momentum dalam bahasan fisika dapat diartikan sebagai jumlah gerak. Definisi dari momentum suatu benda bergerak adalah hasil kali perkalian antara massa (m) dengan kecepatan benda (v). Simbol momentum adalah p dan satuan momentum dinyatakan dalam kgm/s. Hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum berlaku pada dua benda bertumbukan/tabrakan yang mengalami lenting sempurna. Tumbukan dengan lenting sempurna terjadi apabila tidak ada energi yang hilang dan jumlah energi kinetik kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama. Hukum kekekalan momentum tidak berlaku jika jumlah gaya luar pada benda-benda yang bertumbukan tidak sama dengan nol.

Bagaimana persamaan yang sesuai hukum momentum? Bagaimana persamaan tersebut dapat digunakan untuk menyelesaikan suatu permasalahan? Sobat idcshol dapat mencari tahu lebih lanjut melalui ulasan di bawah.

Bunyi dan Persamaan yang Sesuai Hukum Kekekalan Momentum

Dua benda yang masing- masing memiliki massa m₁ dan m₂ bergerak dengan arah kecepatan yang berlawanan. Misalkan benda pertama bergerak dengan kecepatan v₁ dan benda kedua bergerak dengan kecepatan v₂. Kedua benda tersebut akan bertumbukan dan mengalami lenting (elastis) sempurna sehingga besar dan arah kecepatannya menjadi berubah. Apabila sistem yang mengalami tumbukan itu tidak mendapatkan gaya luar (F = 0) maka perubahan momentum sama dengan nol (Δp = 0) atau p = konstan. Dengan demikian, didapatkan bahwa jumlah momentum benda sebelum tumbukan akan sama dengan jumlah momentum benda setelah tumbukan.

Kondisi seperti di atas memenuhi hukum kekekalan momentum. Bunyi hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda, maka jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan. Secara matematis, hukum kekekalan momentum memenuhi persamaan seperti berikut.

Bunyi hukum kekekalan momentum: jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda maka jumlah momentum sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum setelah tumbukan.

Keterangan:

• m_A = massa benda A
• m_B = massa benda B
• v_A = kecepatan benda A sebelum tumbukan
• v_A’ = kecepatan benda A setelah tumbukan
• v_B = kecepatan benda B sebelum tumbukan
• v_B’ = kecepatan benda B setelah tumbukan

Selanjutnya, sobat idschool dapat melihat bagaimana persamaan hukum kekekalan momentum dapat digunakan untuk menyelesaikan suatu persoalan. Bahasan tersebut dapat dilihat melalui ulasan contoh soal hukum kekekalan momentum beserta pepmbahasannya di bawah.

Baca Juga: Pengertian Momentum dan Impuls, serta Hubungan Keduanya

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk mengukur pemahaman bahasan materi di atas. Keberhasilan mengerjakan soal menjadi salah satu ukuran yang menandakan memahami suatu bahasan. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat berlatih!

Contoh 1 – Soal Hukum Kekekalan Momentum

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. 200 m/s
B. 180 m/s
C. 18 m/s
D. 16,2 m/s
E. 1,8 m/s

Pembahasan:

Informasi yang diberikan pada soal:

• massa bola tanah liat: m₁ = 0,1 kg
• massa kereta mainan: m₂ = 0,9 kg
• kecepatan kereta mainan diam: v₂ = 0 m/s
• kecepatan bola saat menumbuk: v₁ = 18 m/s

Menghitung kecepatan bola tanah liat dan kereta mainan setelah tumbukan (v₂‘):
m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = (m₁ + m₂) v₂‘
0,1 × 18 + 0,9 × 0 = (0,1 + 0,9)v₂‘
1,8 + 0 = v₂‘
v₂‘ = 1,8 m/s

Jadi, kecepatan kereta mainan setelah tumbukan adalah 1,8 m/s.

Jawaban: E

Contoh 2 – Soal Hukum Kekekalan Momentum

Sebuah peluru dengan massa 10 gram dan kecepatan 900 m/s menembus balok yang massanya 80 kg dalam keadaan diam. Diketahui bahwa kecepatan peluru setelah menembus balok adalah 100 m/s, kecepatan balok karena tertembus peluru adalah ….
A. 10 m/s
B. 1 m/s
C. 0,5 m/s
D. 0,1 m/s
E. 30 m/s

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

• massa peluru: m_p = 10 gram = 0,01 kg
• Massa balok: m_b = 80 kg
• kecepatan peluru mula-mula: v_p = 900 m/s
• kecepatan balok mula-mula : v_b = 0 m/s (karena balok awalnya dalam keadaan diam)
• kecepatan peluru akhir: v_p‘ = 100 m/s

Menghitung kecepatan balok akhir setelah tertembus peluru (v_b‘):

m_p·v_p + m_b·v_b = m_p·v_p‘ + m_b·v_p‘
0,01×900 + 80×0 = 0,01×100 + 80v_p‘
9 + 0 = 1 + 80v_p‘
80v_p‘ = 9 – 1
80v_p‘ = 8
v_p‘ = 8/80 = 0,1 m/s

Jadi, kecepatan balok karena tertembus peluru adalah 0,1 m/s.

Jawaban: D

Demikianlah tadi hukum kekekalan momentum dan penerapannya untuk menyelesaikan soal dalam suatu permasalahan. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: 3 Jenis Lenting pada Benda yang Bertumbukan

Sumber gini.com