Kekekalan Momentum Linear
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| isolated system/ˈaɪsəleɪtɪd ˈsɪstəm/ | sistem terisolasi |
| conservation of linear momentum/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv ˈlɪnɪə məʊˈmentəm/ | konservasi momentum linear |
| internal forces/ɪnˈtɜːnl ˈfɔːsɪz/ | gaya internal |
Dua penari es saling mendorong
- Dua penari es berdiri diam di atas es, lalu saling mendorong.
- Mereka meluncur menjauh ke arah berlawanan -- tanpa bantuan luar sama sekali.
- Secara tak terduga, gerakan mereka tetap seimbang sempurna.
- Di baliknya terdapat salah satu aturan paling kuat dalam fisika.
Kekekalan momentum
- Jika resultan gaya eksternal pada suatu sistem adalah nol -- sebuah sistem terisolasi -- total momentumnya tetap konstan.
- Berapapun total momentum awal yang dimilikinya, itu akan dipertahankan.
- Ini adalah hukum kekekalan momentum linear.
Momentum hanya kekal jika...
Sistem terisolasi -- nol gaya eksternal bersih -- mengawetkan momentum. Gaya internal boleh saja.
Gaya internal tidak dapat mengubahnya
- Gaya internal muncul dalam pasangan hukum ketiga yang saling meniadakan di seluruh sistem.
- Jadi dorongan antara bagian-bagian (seperti dorongan para penari es) tidak pernah dapat mengubah totalnya.
- Hanya gaya eksternal yang bisa melakukannya.
Ledakan internal dalam sistem terapung mengubah total momentum sistem.
Gaya ledakan bersifat internal (pasangan hukum ketiga), sehingga total momentum tidak berubah.
Gaya antar bagian sistem disebut ____ dan tidak dapat mengubah total momentum.
Gaya internal datang dalam pasangan hukum ketiga yang saling meniadakan, sehingga mereka meninggalkan total momentum tidak berubah.
Tabrakan dan ledakan
- Hukum ini berlaku untuk tabrakan (benturan objek) dan ledakan (satu benda pecah menjadi beberapa) sama-sama.
- Dalam sebuah ledakan, potongan-potongan terbang menjauh sedemikian rupa sehingga momentum mereka masih berjumlah sama dengan total awal.
- Pilihlah sistem Anda agar gaya-gaya yang Anda perhatikan menjadi internal.
Kekekalan momentum
Dalam tabrakan tanpa gaya luar, total momentum sebelum sama dengan total momentum setelah.
Seorang $50\ \text{kg}$ peluncur es diam melempar sebuah $5\ \text{kg}$ bola ke arah $8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Berapa kecepatan recoil peluncur tersebut (dalam m/s)?
$0 = 5(8) + 50 v$, sehingga $v = -40/50 = -0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- peluncur tersebut bergerak mundur pada $0.8\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Benda $4\ \text{kg}$ diam meledak menjadi fragmen $1\ \text{kg}$ bergerak ke kanan pada $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dan fragmen $3\ \text{kg}$. Kecepatan fragmen $3\ \text{kg}$ (dalam m/s)?
$0 = 1(6) + 3v$, sehingga $v = -2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ -- fragmen $3\ \text{kg}$ bergerak ke kiri pada $2\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Dua dimensi
- Momentum adalah vektor, sehingga ia dikonservasikan terpisah sepanjang setiap sumbu.
- Jaga kekekalan momentum $x$ dan momentum $y$ secara terpisah.
- Dua persamaan memungkinkan Anda menyelesaikan tabrakan dua dimensi.
Dalam tabrakan dua dimensi, momentum kekal secara terpisah sepanjang setiap sumbu.
Momentum adalah vektor, sehingga komponen x- dan y-nya masing-masing kekal.
Seorang $60\ \text{kg}$ astronot yang diam melemparkan kunci pas $2\ \text{kg}$ searah $10\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Momentum total dimulai dari nol, jadi harus tetap nol: $0 = (2)(10) + (60)v$.
- Astronot tersebut mundur dengan $v = -20/60 \approx -0.33\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Momentum hanya dikonservasikan jika resultan gaya eksternal adalah nol. Jika gaya luar yang kuat bekerja (dinding, tanah, gas buang mesin roket yang keluar), Anda haruseventanya atau memilih sistem yang lebih besar yang menjadikannya internal.
Dalam sistem terisolasi (resultan gaya eksternal nol), total momentum dikonservasikan -- kekekalan momentum linear. Gaya internal saling meniadakan berpasangan dan tidak dapat mengubah total; hanya gaya eksternal yang bisa. Hal ini berlaku untuk tabrakan dan ledakan, serta dalam 2D Anda mengonservasikan setiap sumbu secara terpisah.