Soal dan Penyelesaian Hukum Kekekalan Momentum

SOAL#1
Sebuah kotak dengan tutup terbuka bergerak dengan kecepatan konstan. Kemudian hujan turun vertikal sehingga kotak terisi air. Selama air mengisi kotak, apa yang terjadi (bertambah, berkurang, atau tetap) dengan: (a) laju kotak dan isinya, (b) momentum kotak dan isinya dan (c) energi kinetik kotak dan isinya

Jawab:

Momentum kotak tidak berubah, hal ini disebabkan karena tidak ada gaya yang mengubah laju kotak. Sebenarnya ada gaya dari air hujan pada kotak, namun arah gaya tegak lurus arah gerak kotak sehingga tidak akan merubah momentum kotak arah mendatar.

Karena momentum kotak konstan dan massanya bertambah (akibat air hujan) maka kecepatan kotak akan berkurang (p = mv). Bertambahnya massa sistem (kotak + air hujan) menyebabkan energi kinetik kereta berkurang (Ek = ½ mv2 = p2/2m). Kemana hilangnya energi kinetik ini? Energi kinetik ini hilang berubah menjadi panas.

SOAL#2
Pada soal nomor 1 setelah kotak terisi penuh air hujan berhenti. Bagian bawah kotak dilubangi sehingga air mengalir keluar kotak. Apa yang terjadi (bertambah, berkurang, atau tetap) dengan: Laju kotak dan isinya, Momentum kotak dan isinya, energi kinetik kotak dan isinya.

Jawab:
Disini tidak ada gaya yang mempercepat kotak. Gaya gravitasi arahnya tegak lurus arah gerak kotak, sehingga tidak akan mengubah kecepatan kotak. Akibatnya kotak akan bergerak dengan kecepatan tetap.

Karena kecepatan sistem (kotak + air) tidak berubah sedangkan massa sistem berkurang, maka energi kinetik sistem akan berkurang (Ek = ½ mv2) .

Momentum kotak + air di dalamnya berkurang karena sebelum air jatuh, air mempunyai momentum (ingat air juga memiliki kecepatan yang sama dengan kecepatan kotak). Ketika air jatuh, momentum air yang jatuh ini akan mengurangi momentum sistem (kotak + air).


SOAL#3
Sebuah benda bermassa 8 kg diledakkan menjadi dua bagian, yaitu X dan Y yang masing-masing bermassa 3 kg dan 5 kg. Hitunglah perbandingan energi kinetik X terhadap Y sesudah ledakkan.

Jawab:
Momentum kekal maka:

Momentum awal = momentum akhir
0 = 3vx + 5vy
vy = ─3vx/5

dengan vx dan vy adalah kecepatan X dan Y sesudah ledakan.

Maka perbandingan energi kinetik X terhadap Y sesudah ledakkan adalah

EKx/EKy = (½mxvx2)/(½myvy2)

EKx/EKy = (3/5)(25/9) = 5/3


SOAL#4
Anda sedang berdiri pada lantai es (lantai tanpa gesekan) ketika seorang teman anda melempar sebuah bola bermassa 0,4 kg mendatar dengan kelajuan 4 m/s menuju Anda. Massa Anda adalah 60 kg.
(a). Jika anda menangkap bola, dengan kelajuan dan kearah manakah anda dan bola akan bergerak?
(b). Jika bola mengenai dada anda dan bola terpental dengan kecepatan horizontal 3 m/s dalam arah yang berlawanan, berapakah kelajuan anda sesudah tumbukan?

Jawab:

(a) Momentum bola kekal maka:

Momentum awal bola  + momentum awal anda = momentum akhir bola + momentum akhir anda

0,4 kg x 4 m/s + 0 = (0,4 kg + 60 kg)v

v = +0,25 m/s (kelajuan anda dan bola) arahnya ke kanan

(b). Jika bola mengenai dada anda dan bola terpental dengan kecepatan horizontal vb = ─3 m/s dalam arah yang berlawanan kelajuan anda sesudah tumbukan adalah vB.

Momentum bola kekal maka:

Momentum awal bola  + momentum awal anda = momentum akhir bola + momentum akhir anda

0,4 kg x 4 m/s + 0 = 0,4 kg x (─3 m/s) + 60 kg x vB

vB = +0,047 m/s (kelajuan anda) arahnya ke kanan

SOAL#5
Seorang petembak memakai sepatu skating dan berdiri pada lantai es yang licin. Petembak itu melakukan sembilan kali tembakan dengan senapan otomatis. Tiap peluru keluar dari moncong senapan dengan kelajuan 600 m/s. Massa petembak berikut senapan adalah 90 kg. Massa tiap peluru adalah 10 gram. Jika tembakan berlangsung dalam 9 sekon, berapakah gaya rata-rata yang dikerjakan senapan pada petembak itu?

Jawab:

Ketika senapan ditembakan, senapan akan tertolak ke belakang. Momentum senapan dapat dihilangkan dengan memberikan impuls yang berlawanan dengan gerak senapan. Gaya rata-rata yang dikerjakan senapan pada petembak itu dapat dicari dengan

F x Δt = Δp

Momentum senapan + peluru sebelum peluru ditembakan adalah pawal = 0 .

Setelah penembakan momentum sistem adalah pakhir = mpvp + msvs.

Momentum bola kekal maka:

pawal  = pakhir

0 = mpvp + msvs

0 = 9 x 0,01 kg x 600 m/s + ps

ps = ─54 kgm/s

maka

F x Δt = Δp

F x 9 s = 0 ─ (─54 kgm/s)

F = 6 N

0 Response to "Soal dan Penyelesaian Hukum Kekekalan Momentum"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel