MOMENTUM DAN IMPULS

Impuls

1. Pengertian Impuls Impuls dinotasikan dengan I, satuannya N.s atau kg.m/s. Untuk membuat benda yang diam menjadi bergerak, maka perlu dikerjakan gaya pada benda tersebut selama selang waktu tertentu.

Momentum

A. Pengertian Momentum Momentum dinotasikan dengan P, dengan satuan kg.m/s. Sebuah benda bermassa m yang bergerak dengan kecepatan v mempunyai momentum (disimbolkan p). Besar momentum benda  tersebut merupakan perkalian antara massa (m) dengan kecepatannya ( v). Benda-benda yang massanya besar atau benda-benda yang bergerak dengan laju yang besar, memiliki momentum yang besar .

Usaha

Contoh Soal: Berapa usaha yang dilakukan untuk mendorong mobil dengan gaya 200 N sejauh 5 meter ? Penyelesaian : Diketahui : F = 200 N s = 5 m Ditanyakan : W = ……… ? Jawab : W = F.s W = 200 N . 5 m W = 1000 Nm W = 1000 joule Jadi usaha yang dilakukan sebesar 1000 J.

Hukum Kekekalan Energi

Hukum Kekekalan Energi Mekanik Dari ilustrasi di samping setiap berkurangnya energi potensial akan digantikan oleh energi kinetik bertambah. Dengan demikian jumlah energi potensial dan energi kinetik adalah tetap. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum kekekalan energi mekanik Sepanjang sejarah manusia tidak dapat membuat alat untuk menciptakan energi, tetapi hanya dapat membuat alat yang bisa mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain. Misal mesin mobil mengubah energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi gerak, lampu pijar mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Sehingga berlaku hukum kekekalan energi “Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain”

Energi Mekanik

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energi mekanik terdiri dari energi potensial dan energi kinetik. Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki benda karena posisinya (kedudukan) terhadap suatu acuan. Sebagai contoh sebuah batu yang kita angkat pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial, jika batu kita lepas maka batu akan melakukan kerja yaitu bergerak ke bawah atau jatuh. Jika jatuhnya batu mengenai tanah lembek maka akan terjadi lubang, batu yang kita angkat lebih tinggi maka energi potensial yang dimiliki batu lebih besar pula sebagai akibat lubang yang terjadi lebih dalam. Jika massa batu lebih besar energi yang dimiliki juga lebih besar, batu yang memiliki energi potensial ini karena gaya gravitasi bumi, energi ini disebut energi potensial bumi. Energi potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda. Sehingga dapat dirumuskan : Selain energi potensial gravitasi terdapat juga energi potensial elastis. Energi ini dimiliki benda yang memiliki sifat elastis, misalnya karet, busur panah dan pegas. Contoh Soal: Buah durian tergantung pada tangkai pohonnya setinggi 8 meter, jika massa durian 2 kg dan percepatan gravitasi 10 N/kg, berapa energi potensial yang dimiliki durian tersebut ? Penyelesaian : Diketahui :     h = 8 meter     m = 2 kg     g = 10 N/kg Ditanyakan : Ep = ……… ? Jawab :     Ep = m.g.h     Ep = 2 kg. 10 N/kg. 8 m     Ep = 160 Nm     Ep = 160 J Jadi energi potensial yang dimiliki oleh buah durian adalah 160 joule Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya. Secara matematis dapat dirumuskan: Contoh Soal: Sebuah mobil yang massanya 1000 kg bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Berapa energi kinetik yang dimiliki mobil tersebut ? Penyelesaian : Diketahui : m = 1000 kg v = 15 m/s Ditanyakan : Ek = ……… ? Jawab : Ek = ½ m.v2 Ek = ½ 1000 kg.(15 m/s)2 Ek = ½ 1000 kg.225 m2/s2 Ek = 112500 kg m2/s2 Jadi energi kinetik yang dimiliki oleh mobil tersebut adalah 112500 joule.

Energi Jika kamu berlari lama-kelamaan tubuhmu menjadi lelah karena kehabisan energi. Untuk dapat berlari dengan cepat lagi memerlukan stamina yang baik, maka kamu perlu istirahat dan makan. Kemana energi yang kamu miliki tadi sehingga kehabisan energi ? Sehabis bekerja kita menjadi lemas karena kehabisan energi, setelah makan tubuh kita menjadi kuat kembali. Mobil-mobilan yang memakai baterai bekas (soak) jalannya lambat atau tidak normal, setelah baterai kita ganti dengan yang baru atau baterai yang soak tadi diisi (di carge) maka jalannya mobil-mobilan kembali normal. Tubuh yang lemas setelah makan menjadi kuat dan baterai yang soak jika diisi lagi (di carge) siap dipakai kembali. Dari contoh tadi dapat dikatakan bahwa benda yang memiliki energi dapat melakukan kerja. Dengan kata lain energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (usaha). Satuan energi menurut Satuan Internasional (SI) adalah joule, satuan energi yang lain: erg, kalori, dan kWh. Satuan kWh biasa digunakan untuk menyatakan energi listrik, dan kalori biasanya untuk energi kimia. Konversi satuan energi: 1 kalori = 4,2 joule 1 joule = 0,24 kalori 1 joule = 1 watt sekon 1 kWh = 3.600.000 joule Mobil-mobilan yang memakai baterai baru (energi masih penuh) akan melakukan usaha yang lebih besar (jarak tempuh lebih jauh dalam waktu yang sama) daripada mobil-mobilan yang memakai baterai bekas.

Elastisitas Pada Pegas

Berdasarkan konsep Hukum Hooke , jika pada pegas digantungkan beban, pegas mengadakan gaya yang besarnya sama dengan gaya berat benda, tetapi arahnya berlawanan W = -F. Besarnya gaya F sebanding dengan pertambahan panjang pegas x. Energi Potensial Pegas Sebuah pegas yang ditarik dengan gaya F,menyebabkan pegas meregang(bertambah panjang). Besarnya energi yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sama dengan energi yang tersimpan pada pegas, yaitu Energi Potensial Pegas

Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas adalah “ Perbandingan antara tegangan dan regangan dari suatu benda “ . Modulus elastisitas dilambangkan dengan E dan satuannya Nm-2. Modulus elastisitas disebut juga Modulus Young.

Tegangan (Stress) dan Regangan (Strain)

Tegangan Sress) Tegangan adalah “ Perbandingan antara gaya tarik yang bekerja terhadap luas penampang benda” . Tegangan dinotasikan dengan (sigma), satunnya Nm-2. 2       Regangan (Strain) Regangan adalah “Perbandingan antara pertambahan panjang L terhadap panjang mula-mula(Lo)” Regangan dinotasikan dengan e dan tidak mempunyai satuan.

ELASTISITAS

Hukum Hooke

Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya yang meregangkan suatu zat elastis dan pertambahan panjang zat elastis. "Pada daerah elastisitas benda, gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan pertambahan panjang benda".disebut Hukum Hooke.

Elastisitas adalah : Kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu disebabkan oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan bentuk benda kembali seperti semula.

Gaya gesek

adalah gaya yang melawan gaya tarik atau gaya dorong yang bekerja pada suatu benda . Atau gesekan adalah gaya yang timbul pada dua permukaan benda yang bergesekan yang arahnya selalu berlawanan dengan arah gerak benda .

Gaya gesek merupakan gaya sentuh yang muncul jika permukaan dua zat  yang bersentuhan secara fisik, dengan arah gaya gesekan sejajar dengan permukaan bidang sentuh dan berlawanan dengan arah gerak relatif benda itu.

Apakah keuntungan dan kerugian akibat gesekan  ?
Manfaat yang ditimbulkan akibat gesekan :

1. Benda dapat bergerak (berjalan) di atas lantai tanpa tergelincir .
2. Laju kendaraan dapat di-rem , sehingga terhindar dari kecelakaan.
3. Menahan / menghambat benda-benda angkasa yang jatuh ke bumi.

Kerugian yang ditimbulkan akibat gesekan :

1. Kita harus mengeluarkan banyak energi , untuk melawan gesekan.
2. Gesekan menyebabkan benda yang berputar menjadi aus (rusak).
3. Gesekan menyebabkan benda menjadi panas.

Bagaimana usaha kita untuk mengurangi gesekan  ?
Usaha-usaha untuk mengurangi gesekan :

1. Memakai pelumas.
2. Memakai silinder untuk mendorong peti.
3. Memakai pelor atau gotri atau bola-bola besi kecil.

Berikan contoh-contoh gesekan yang merugikan dan yang menguntungkan  !
Contoh-contoh gesekan yang merugikan :

1. Gesekan udara dengan permukaan mobil     (menghambat laju mobil)
2. Gesekan permukaan ban dengan jalan         (ban menjadi aus).
3. Gesekan organ-organ mesin yang berputar  (organ mesin menjadi aus).
4. Gesekan tali dengan katrol                            (menguras energi kita).
5. Gesekan peti dengan lantai yang kita tarik    (menguras energi kita).

Contoh-contoh gesekan yang menguntungkan

1. Gesekan parasut dengan udara    (penerjun selamat sampai di tujuan)
2. Gesekan angin dengan layar         (perahu dapat bergerak)
3. Gesekan kaki dengan lantai           (kita dapat berjalan)
4. Gesekan roda dengan jalan           (kendaraan dapat melaju)
5. Gesekan pada pengereman           (laju kendaraan dapat dikurangi)

Apa saja yang mempengaruhi besarnya gaya gesek  ?

1. Koefisien gesekan ( μ ) adalah tingkat kekasaran permukaan yang bergesekan.
   Makin kasar kontak bidang permukaan yang bergesekan makin besar gesekan yang ditimbulkan.
   Jika bidang kasar sekali , maka μ = 1.
   Jika bidang halus sekali , maka μ = 0.
2. Gaya normal (N) adalah gaya reaksi dari bidang akibat gaya aksi dari benda.
   Makin besar gaya normalnya makin besar gesekannya.

Ada berapa macam gaya gesek  ?
Gaya gesek dibedakan menjadi dua macam , yaitu:

1. Gaya gesek statis adalah gaya gesek benda sebelum bergerak 
   Gaya gesek kinetis adalah gaya gesek benda setelah bergerak 

fs : gaya gesek statis , satuannya    N.
fk : gaya gesek kinetis , satuannya   N.
N : gaya normal , satuannya   N.
μs : koefisien gesek statis
μk : koefisien gesek kinetis

agaimanakah cara menentukan nilai gaya gesek ( gesekan )  ? 

Menentukan nilai gesekan (f) :

Bila ;

F = fs , maka benda tepat akan bergerak

F > fs , maka benda bergerak

Ingat  !
Ketika kita mendorong benda secara terus-menerus, maka muncul fs yang membesar dari nol sampai fs maksimum (benda tepat akan bergerak), setelah benda bergerak maka gaya gesek menurun sampai mencapai nilai yang tetap yang disebut gaya gesek kinetis (dinamis)

Maka dalam keadaan bergerak , koefisien gesekan antara benda dengan bidang akan mengecil , sehingga μs >  μk.

HUKUM NEWTON III

Definisi hukum III Newton adalah bila benda A melakukan gaya pada benda B sebagai aksi , maka benda B akan melakukan gaya balik terhadap benda A sebagai reaksi yang besarnya sama tapi arahnya  berlawanan.

Apakah syarat-syarat hukum III Newton  ?
Syarat-syarat hukum III Newton :

• Yang bekerja adalah gaya-gaya luar.
• Gaya-gaya itu harus segaris kerja.
• Pasangan aksi-reaksi hadir jika 2 benda berinteraksi.
• Aksi-reaksi bekerja pada 2 benda yang berbeda
• Aksi-reaksi sama besar tapi berlawanan arah  -> FA = - FB.

Orang mengeluarkan gaya untuk mendorong tembok ( Fo ) sebagai aksi, maka tembok akan melakukan gaya balik ( FT ) terhadap orang itu sebagai reaksi yang besarnya sama tapi arahnya berlawanan --> Fo = - FT

Contoh-contoh gaya aksi-reaksi adalah :

1. Gaya gravitasi.
2. Gaya magnet.
3. Gaya listrik 

hukum Newton II

adalah benda yang mengalami gaya akan mendapat percepatan yang besarnya ;

• Berbanding lurus (sebanding) dengan besar resultan gaya-gaya yang mempengaruhinya.
•  Berbanding terbalik dengan massa benda itu

Secara Sistematis

Ditulis                               :      

               a : percepatan benda, satuannya    m/s²

               f  : gaya yang bekerja, satuannya   N (newton)

                m  : massa benda, satuannya Kg

Bagaimana kesetaraan Newton dengan Dyne  ?
Kesetaraan newton dengan dyne :

1N = 1Kg.m/s² = (1000gr)(100cm/s²) -> jadi 1 newton = 10⁵ dyne.

HUKU NEWTON

HUKUM NEWTON I

Hukum Newton tentang gerak dicetuskan oleh Sir Issaac Newton. Beliau lahir 4 Januari 1642 di Inggris dan meninggal pada tanggal 31 Maret 1727. Newton adalah seorang fisikawan, matematikawan, ahli Astronomi, dan ahli Kimia. Dalam bukunya :” Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, beliau membahas tentang gerak, dimana hukum ini masih kita pakai dan kita pelajari sampai sekarang. 

Bagaimanakah definisi hukum I Newton tentang gerak  ?

Hukum I Newton disebut juga hukum kelembaman (Inersia).

Pada dasarnya benda bersifat lembam artinya benda akan mempertahankan keadaannya, yaitu :

• Bila benda dalam keadaan diam maka benda akan tetap diam.
• Bila benda bergerak maka akan bergerak lurus beraturan.

Definisi hukum I Newton :

Bila tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda , maka ;

• benda yang diam akan tetap diam
• benda yang bergerak akan bergerak lurus beraturan.

Secara matematis ditulis ;

Þ SF = 0 maka a = 0, sehingga Dv = 0 maka v = 0 (untuk benda yang diam) dan v = konstan (untuk benda yang bergerak)

Bagaimanakah ciri-ciri hukum I Newton tentang gerak  ?

Ciri-ciri hukum I Newton :

• Tidak ada resultan gaya yang bekerja pada benda  Þ  SF = 0.
• Tidak mempunyai percepatan (perubahan kecepatan tiap detik)  Þ  a = 0
• Jika diam akan tetap diam Þ v = 0
• Jika bergerak akan bergerak lurus beraturan Þ v = c (Gerak Lurus Beraturan).

Contoh aplikasi hukum I Newton :

• Penumpang terjungkal saat mobil yang bergerak cepat direm mendadak.
• Koin di atas kertas di atas meja akan tetap di atas di atas meja jika kertas ditarik secara cepat.
• Ayunan bandul sederhana.
• Pemakaian roda gila pada mesin mobil.

Jika kita melempar batu ke atas di ruang angkasa maka batu itu akan bergerak lurus ke atas terus. Orang diam di atas mobil yang bergerak sebetulnya dia mempunyai kecepatan yang besarnya sama dengan kecepatan mobil yang ditumpanginya. Pada saat mobil direm mendadak maka orang itu tetap bergerak dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan mobil sebelum direm sehingga orang itu terpental.