Momentum dalam bahasan fisika dapat diartikan sebagai jumlah gerak, atau dapat dikatakan sebagai besaran lain yang menyatakan gerak benda. Simbol momentum adalah p dan satuan momentum dinyatakan dalam kg⋅m/s (kilogram meter per sekon) atau dapat juga menggunakan satuan Ns (Newton sekon).
Definisi dari momentum suatu benda bergerak adalah hasil kali perkalian antara massa (m) dengan kecepatan benda (v). Untuk perubahan momentum (Δp) dapat dinyatakan melalui persamaan impuls Δp = I = F ⋅ Δt.
Hukum kekekalan momentum berlaku pada dua benda bertumbukan atau tabrakan yang mengalami lenting sempurna. Tumbukan dengan lenting sempurna terjadi apabila tidak ada energi yang hilang, di mana 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 idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Table of Contents
Baca Juga: Rumus Momentum dan Impuls Serta Hubungan Keduanya
Bunyi dan Persamaan pada Hukum Kekekalan Momentum
Dua benda yang masing- masing memiliki massa m1 dan m2 bergerak dengan arah kecepatan yang berlawanan pada suatu lintasan yang sama. 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. Atau dapat didapatkan bahwa jumlah momentum benda sebelum tumbukan sama dengan jumlah momentum benda setelah tumbukan. Kondisi tersebut memenuhi hukum kekekalan momentum.
Bunyi hukum kekekalan momentum:
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.
Keterangan:
mA = massa benda A
vA = kecepatan benda A sebelum tumbukan
vA’ = kecepatan benda A setelah tumbukan
mB = massa benda B
vB = kecepatan benda B sebelum tumbukan
vB’ = 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. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat berlatih!
Contoh 1 – Penggunaan 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:
Beberapa keterangan yang diberikan pada soal diperoleh beberapa informasi seperto berikut.
- 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 – Penggunaan Hukum Kekekalan Momentum
Dua buah benda bermassa sama bergerak pada satu garis lurus saling mendekati seperti pada gambar.
Diketahui v2‘ adalah kecepatan benda kedua setelah tumbukan ke kanan dengan laju 5 m/s. Besar kecepatan benda pertama setelah tumbukan adalah ….
A. 7 m/s ke kiri
B. 7 m/s ke kanan
C. 3,2 m/s ke kanan
D. 0,4 m/s ke kanan
E. 0,4 m/s ke kiri
Pembahasan:
Misalkan arah ke kanan diberi simbol tanda positif (+) dan arah ke kiri diberi simbol tanda negatif (‒). Sehingga beberapa keterangan yang terdapat pada soal meliputi beberapa nilai besaran berikut.
- Kecepatan benda pertama sebelum tumbuhkan: v1 = 8 m/s
- Kecepatan benda kedua sebelum tumbuhkan: v2 = ‒10 m/s
- Kedua benda bermassa sama: m1 = m2 = m
- Kecepatan benda kedua setelah tumbuhkan: v2 = ‒10 m/s
Menghitung kecepatan benda pertama setelah tumbuhan (v1‘):
Jadi, besar kecepatan benda pertama setelah tumbukan adalah 7 m/s ke kiri.
Jawaban: A
Contoh 3 – Penggunaan 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: mp = 10 gram = 0,01 kg
- Massa balok: mb = 80 kg
- Kecepatan peluru mula-mula: vp = 900 m/s
- Kecepatan balok mula-mula : vb = 0 m/s (karena balok awalnya dalam keadaan diam)
- Kecepatan peluru akhir: vp‘ = 100 m/s
Menghitung kecepatan balok akhir setelah tertembus peluru (vb‘):
mp·vp + mb·vb = mp·vp‘ + mb·vp‘
0,01×900 + 80×0 = 0,01×100 + 80vp‘
9 + 0 = 1 + 80vp‘
80vp‘ = 9 – 1
80vp‘ = 8
vp‘ = 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
