Tabrakan Impuls Momentum Linier

1. Momentum Linier

1.1 Définisi Momentum Linier

Moméntum linier hiji barang dihartikeun salaku hasil tina ngalikeun massa barang ku kecepatan barang éta.

p = mv

dimana:

p = moméntum, m = massa (kg), v = laju (m/s)

Moméntum linier, atanapi ngan saukur momentum, nyaéta kuantitas véktor anu diturunkeun ku cara ngalikeun véktor (kagancangan) sareng skalar (massa). Kusabab momentum mangrupikeun kuantitas véktor, éta ngagaduhan arah sareng magnitudo. Moméntum ngabagi arah sareng kecepatan atanapi gerakan hiji objék.

Moméntum sabanding jeung massa jeung laju sabab beuki gedé massana, beuki gedé momentumna. Kitu ogé, beuki gedé kecepatanna, beuki gedé momentumna. Anggap aya dua mobil, sebut waé mobil A jeung B. Lamun massa mobil A leuwih gedé tibatan mobil B jeung duanana mobil gerak dina laju anu sarua, mobil A bakal boga momentum anu leuwih gedé tibatan mobil B. Kitu ogé, lamun mobil A jeung B miboga massa anu sarua, tapi mobil A gerak leuwih gancang tibatan mobil B, momentum mobil A leuwih gedé tibatan mobil B.

Lamun hiji barang anu massana teu gerak atawa cicing (lajuna nol), moméntum barang éta bakal nol.

Unit SI pikeun moméntum nyaéta kg m/s, anu diwangun ku unit massa sareng unit kecepatan.

1.2 Hukum Newton Kadua

Saméméhna, anjeun parantos diajar Hukum Kadua Newton anu dinyatakeun dina persamaan ΣF = ma sareng ngajelaskeun hubungan antara gaya total sareng massa ogé akselerasi hiji objék. Gaya total mangaruhan objék anu gaduh massa anu ngahasilkeun akselerasi ka objék. Ayeuna, anjeun bakal diwanohkeun kana bentuk Hukum Kadua Newton anu sanés, anu ngajelaskeun hubungan antara gaya total sareng parobahan moméntum hiji objék.

Upami gaya total mangaruhan hiji objék anu mimitina diam, éta objék bakal gerak. Sateuacan gerak, éta objék teu boga moméntum naon waé. Éta objék boga moméntum saatos gerakan dilakukeun. Kalayan kecap sanésna, gaya total anu mangaruhan kana objék nyababkeun parobahan dina moméntum objék pikeun interval waktos anu ditangtukeun. Laju parobahan dina moméntum objék sami sareng gaya total anu mangaruhan kana objék.

Impuls, Momentum Linier, Tabrakan 1 Emana:

ΣF = gaya total (Newton), Δt = interval waktu (detik), Δp = m (v_t - v_o) = parobahan moméntum (kg m/s).

Persamaan 1.1 nyaéta wangun séjén tina Hukum Kadua Newton, anu ngajelaskeun hubungan antara gaya total jeung laju parobahan moméntum hiji objék, boh nalika massa objék konstan atawa robah.

Tempo ogé Énergi kinétik rata-rata gas

Impuls, Momentum Linier, Tabrakan 2
Emana:

ΣF = gaya total (Newton), m = massa (kg), a = akselerasi (m/s)²)

Persamaan 1.2 nyaéta persamaan Hukum Newton Kadua anu ngajelaskeun hubungan antara gaya total sareng akselerasi hiji objék kalayan massa konstan.

2. Dorongan

2.1 Définisi Impuls

Impuls dihartikeun salaku hasil tina ngalikeun gaya atanapi gaya bersih ku interval waktu.

Emana:

I = impuls, ΣF = gaya total (Newton), Δt = interval waktu (detik).

2.2 Téoréma Impuls-Momentum

Téoréma impuls-momentum diala ku cara nurunkeun persamaan tina persamaan 1.1

ΣF Δt = Δp

I = Δp ………………….. Persamaan 1.3

Persamaan 1.3 nunjukkeun yén impuls sarua jeung parobahan moméntum.

I = ΣF Δt

Δp = mv_t – mv_o = m (v_t- v_o)

Conto patarosan 1:

Bal anu massana 1 kg dialungkeun sacara horizontal kalayan kecepatan 2 m/s. Teras, bal éta dipukul dina arah anu sami sareng arah awal. Bal peryogi 1 ms pikeun némpél sareng anu ngagebug, sareng kecepatan bal saatos ninggalkeun anu ngagebug nyaéta 4 m/s. Sabaraha gaya anu diterapkeun ku anu ngagebug kana bal?

Dipikanyaho:

massa (m) = 1 kg, Laju awal (v_o) = 2 m/s, interval waktu (Δt) = 1 x 10^-3kadua, laju ahir (v_t) = 4 m/dtk

Arah gerakan bal henteu robah, janten laju awal sareng laju ahir gaduh tanda anu sami.

Dipilari: gaya (F)

Solusi:

Impuls, Momentum Linier, Tabrakan 4

Conto patarosan 2:

Hiji bal anu massana 1 kg dialungkeun sacara horizontal ka katuhu kalawan kecepatan 10 m/s. Saatos dipukul, bal éta bergerak ka kénca kalawan kecepatan 20 m/s. Tangtukeun impuls anu mangaruhan bal éta.

Dipikanyaho:

massa (m) = 1 kg

Laju awal (v)_o) = 10 m/s,

Laju ahir (v_t) = -20 m/dtk

Arah gerakan bal (arah kecepatan) sabalikna, janten laju awal sareng laju ahir gaduh tanda anu béda.

Dipilari: Impuls (I)

Solusi:

Abdi = m (v)_t - v_o) = 1 kg (-20 m/s – 10 m/s) = 1 kg (-30 m/s) = – 30 kg m/s

Tanda négatif nunjukkeun yén arah impuls sami sareng arah laju ahir bal (ka kénca)

Conto patarosan 3

Saurang murid ngéléhkeun bal voli 0.1 kg anu mimitina teu gerak. Leungeun murid éta nyabak bal voli salila 0.01 detik. Saatos dipukul, bal voli éta gerak kalayan kecepatan 2 m/s.

(a) Sabaraha gaya anu dikaluarkeun ku leungeun murid kana bal voli?

(b) Hukum Newton Katilu nyatakeun yén upami murid masihan gaya kana voli, voli ogé bakal masihan gaya ka murid éta. Sabaraha ageung gaya anu dibikeun ku voli ka leungeun murid?

Tempo ogé Aplikasi prinsip Bernoullis sareng persamaan Bernoullis

(c) Upami leungeun murid némpél bal voli salami 0.001 detik, sabaraha ageung gaya anu dilakukeun ku bal voli ka leungeun murid éta?

Dipikanyaho:

massa (m) = 0.1 kg,

Interval waktu 1 (Δt₁) = 0.01 s = 1 x 10^-2 s

Laju awal (v)_o) = 0

Laju ahir (v_t) = 2 m/s

Interval waktu 2 (Δt₂) = 0.001 s = 1 x 10^-3s

miharep: gaya (F)

Solusi:

(a) Gaya anu diterapkeun ku leungeun murid kana voli salami periode waktu kontak 0.01 detik nyaéta

(b) Gaya anu dilakukeun ku pamaén voli ka leungeun murid salami periode waktu kontak 0.01 detik nyaéta

Hukum Newton Katilu: F aksi = – F réaksi

Gaya anu diterapkeun ku bal ka leungeun siswa nyaéta 200 N

Dumasar kana hasil anu diala, tiasa disimpulkeun yén gaya anu dikaluarkeun ku bal ka leungeun murid langkung ageung nalika waktos kontak langkung pondok. Gaya anu langkung ageung nyababkeun nyeri anu langkung ageung kana leungeun murid. Anjeun tiasa ngabuktikeun ieu nalika anjeun maén voli. Waktos kontak anu anjeun bakal anggo nalika anjeun ngéléhkeun voli anu langkung keras langkung pondok tibatan nalika anjeun ngéléhkeun anu langkung lemes. Bédana dina waktos kontak ngajantenkeun leungeun anjeun ngaraos nyeri anu langkung ageung nalika anjeun ngéléhkeun bal anu langkung keras.

Naon ari momentum linier, sareng naon bédana sareng gaya?
- jawabanMoméntum linier ( $p$ ) hiji barang nyaéta hasil kali massa na ( $m$ ) sareng kecepatanna ( $v$ ), nyaéta, $p = m v$ Sanaos gaya aya hubunganana sareng parobahan moméntum hiji objék kana waktos, moméntum éta sorangan mangrupikeun ukuran sabaraha gerakan hiji objék sareng ka arah mana.
Kumaha patalina impuls jeung parobahan moméntum hiji barang?
- jawabanImpuls nyaéta hasil kali tina gaya rata-rata anu diterapkeun kana hiji objék sareng durasi waktos anu diterapkeun. Éta sami sareng parobahan moméntum objék. Dina istilah matematika: I $m p u l se = Δ p = F_{a v er a g e} \times Δ t$ .
Naon anu dimaksud konservasi momentum dina tabrakan?
- jawaban: Konservasi momentum nyatakeun yén total momentum sistem katutup sateuacan tabrakan sami sareng total momentum saatos tabrakan, salami teu aya gaya éksternal anu meta kana sistem.
Ngabédakeun antara tumbukan élastis jeung inélastis.
- jawabanDina tabrakan élastis, moméntum sareng énergi kinétik duanana dilestarikan. Barang-barang "silih mantul". Dina tabrakan inelastis, moméntum dilestarikan tapi énergi kinétik henteu. Barang-barang tiasa ngahiji atanapi robah bentuk saatos tabrakan.
Kumaha mungkin gaya leutik anu bertindak dina waktu anu lila ngahasilkeun parobahan moméntum anu sami sapertos gaya ageung anu bertindak dina waktu anu singget?
- jawabanKusabab impuls mangrupikeun hasil kali tina gaya sareng waktos, gaya alit anu bertindak dina durasi anu langkung lami tiasa ngahasilkeun impuls anu sami (sareng ku kituna parobahan moméntum anu sami) sapertos gaya anu langkung ageung anu bertindak dina durasi anu langkung pondok.
Lamun mobil nabrak témbok terus eureun, naha momentumna tetep?
- jawabanPikeun mobil waé, momentum teu dilestarikan sabab eureun. Nanging, dina sistem anu langkung lega (kalebet Bumi sareng témbok), momentum dilestarikan. Moméntum anu dipasihkeun ka mobil dipasihkeun ku cara anu sami sareng sabalikna ti Bumi sareng témbok, tapi kusabab bédana massa anu ageung, parobahan kecepatan Bumi leutik pisan.
Naha airbag dina mobil tiasa ngabantosan ngirangan tatu nalika tabrakan?
- jawabanKantong udara ningkatkeun waktos parobahan moméntum jalma nalika eureun, ngirangan gaya rata-rata salami ngalaman tabrakan. Panurunan gaya ieu ngabantosan ngaminimalkeun tatu.
Upami dua barang anu massana sami gaduh kecepatan anu béda sareng ageungna sami teras tabrakan, sabaraha kecepatan gabunganana saatos tabrakan?
- jawabanUpami aya tabrakan élastis sareng teu aya gaya éksternal, barang-barang éta bakal mantul deui kalayan kecepatan anu sami tapi dina arah anu sabalikna. Upami tabrakan éta teu élastis sampurna, aranjeunna bakal ngahiji sareng eureun sabab momentumna bakal silih batalkeun.
Naha bal anu mantul tungtungna eureun sanajan aya dina rohangan hampa (tanpa hambatan hawa)?
- jawabanSanaos vakum ngaleungitkeun résistansi hawa, éta henteu nyegah bal tina tabrakan inelastis sareng taneuh. Unggal bal mantul, sababaraha énergi kinétik dirobih kana bentuk sanés (sapertos énergi sora atanapi deformasi), anu nyababkeun bal mantul langkung handap kalayan unggal pantulan anu berturut-turut dugi ka eureun.
Kumaha moméntum bisa "disumputkeun" dina sistem, sapertos objék anu muter?

jawaban: Sanaos moméntum linier ngajaga gerakan garis lempeng objék, objék anu muter gaduh moméntum sudut. Hiji objék tiasa gaduh moméntum linier nol tapi moméntum sudut anu signifikan upami éta muter. Salaku conto, gasing anu muter nalika diam dina méja teu gaduh moméntum linier tapi gaduh moméntum sudut kusabab puteranna.