2.5 | MOMENTUM
MOMENTUM
Momentum linear, p untuk satu objek yang berjisim, m dan bergerak dengan halaju, v ialah hasil darab jisim dan halau.
Unit bagi momentum ialah kg m/s.
Momentum adalah kuantiti vektor yang sama arah dengan halaju.
Jika objek bergerak ke arah kanan yang dianggap memiliki halaju yang positif, maka objek tersebut turut memiliki momentum yang positif.
CONTOH PENGIRAAN MOMENTUM
Contoh:
Seorang pelajar melepas sebiji bola berjisim 3 kg dari ketinggian 15 m. Berapakah momentum bola itu sejurus sebelum terhempas ke atas lantai?
Jawapan:
Untuk mencari momentum, kita perlu tahu jisim dan halaju bola itu sejurus sebelum ia terhempas di atas lantai.
Diberi bahawa jisim bola, m = 3 kg.
Halaju bola tidak diberi secara langsung. Bagaimanapun, kita boleh menentukan halaju bola dengan menggunakan persamaan gerakan dengan pecutan seragam.
Ini ialah gerakan jatuh bebas,
Halaju awal, u = 0
Pecutan, a = pecutan graviti, g = 10 ms-2
Sesaran, s = ketinggian = 15 m.
Halaju akhir = ?
Dengan menggunakan persamaan
v2 = u2 + 2as
v2 = (0)2 + 2(10)(15)
v = 300 ms-1
Momentum bola
p = mv =(3)(300) = 900 kgms-1
prinsip keabadian momentum
Prinsip Keabadian Momentum menyatakan bahawa jumlah momentum sebelum perlanggaran adalah sama dengan jumlah momentum selepas perlanggaran.
Jumlah momentum sebelum perlanggaran = Jumlah momentum selepas perlanggaran
Prinsip Keabadian Momentum akan dibincangkan dalam dua situasi iaitu perlanggaran dan letupan.
Perlanggaran pula terdapat dua jenis iaitu perlanggaran kenyal dan perlanggaran tak kenyal.
m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2
m1 = jisim jasad pertama
m2 = jisim jasad kedua
u1 = halaju awal jasad pertama
u2 = halaju awal jasad kedua
v1 = halaju akhir jasad pertama
v2 = halaju akhir jasad kedua
Tonton video di sebelah untuk lebih memahami berkaitan Prinsip Keabadian Momentum.
PERLANGGARAN
PERLANGGARAN KENYAL
Tenaga kinetik diabadikan.
PERLANGGARAN TAK KENYAL
Tenaga kinetik tidak diabadikan.
CONTOH PENGIRAAN
Soalan 1: Kedua-dua objek bergerak dalam arah yang sama sebelum perlanggaran
Sebuah kereta A berjisim 500 kg bergerak dengan halaju 50 km/j. Ia kemudian berlanggar dengan kereta B yang berjisim 700 kg dan bergerak dengan halaju 25 ms-1 dalam arah yang sama. Jika kereta B bergerak dengan halaju 30 ms-1 akibat daripada hentakan itu, berapakah halaju kereta A sejurus selepas perlanggaran itu?
Jawapan:
m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2
(500)(50) + (700)(25) = (500)v1 + (700)(30)
42 500 = 500v1 + 21000
500v1 = 21 500
v1 = 43 ms-1
Soalan 2: Kedua-dua objek bergerak dalam arah yang berlawanan sebelum perlanggaran
Sebiji bola 0.50 kg bergerak dengan 8.0 ms-1 berlanggar dengan satu lagi bola 1.0 kg yang bergerak dengan laju 15.0 ms-1 dalam arah yang berlawanan. Bola 0.50kg itu berundur ke belakang dengan laju 18.0 ms-1 selepas perlanggaran. Cari halaju bola yang kedua selepas perlanggaran.
Jawapan:
m1u1 + m2u2 = m1v1 + m2v2
(0.5)(8.0) + (1.0)(-15) = (0.5)(-18) + (1.0)v2
-11 = - 9 + 1v2
v2 = -2 ms-1
Soalan 3: Perlanggaran Tak Kenyal
Seorang angkasawan dengan jisim 90 kg bergerak dengan halaju 6.0 ms-1 bergerak dengan halaju 6 ms-1 dan berlanggar dengan seorang angkasawan lain berjisim 100 kg yang berada dalam keadaan pegun. Berapakah halaju sepunya dua angkasawan itu yang bergerak bersama selepas perlanggaran?
Jawapan:
m1u1 + m2u2 = (m1 + m2) v
(90 x 6) + (100 x 0) = (90 + 100) v
v = 540 / 190
v = 2.8 ms-1
LETUPAN
SEBELUM LETUPAN
Sebelum letupan, kedua-dua objek dalam keadaan pegun dan melekat bersama.
Jumlah momentum sebelum perlanggaran = 0
SELEPAS LETUPAN
Selepas perlanggaran, kedua-dua objek bergerak dalam arah yang bertentangan.
Jumlah momentum selepas perlanggaran:
m1v1 + m2v2
Daripada Prinsip Keabadian Momentum
Jumlah Momentum Sebelum Perlanggaran = Jumlah Momentum Selepas Perlanggaran
0 = m1v1 + m2v2
m1v1 = - m2v2
(tanda negatif menunjukkan objek bergerak dalam arah bertentangan)
CONTOH PENGIRAAN
Seorang lelaki melepaskan satu tembakan daripada satu senapang yang berjisim 4 kg. Jika jisim peluru ialah 0.05 kg dan ia bergerak dengan halaju 100 ms-1 selepas tembakan itu. Cari halaju senapang itu tersentak selepas tembakan.
Jawapan:
Prinsip Keabadian Momentum
0 = m1v1 + m2v2
0 = (4)v1 + (0.05)(100)
4v1 = -5
v1 = - 1.25 ms-1
APLIKASI PRINSIP KEABADIAN MOMENTUM
Pelancar roket adalah salah satu contoh letupan di mana apabila objek berada dalam keadaan pegun terpisah kepada dua atau lebih bahagian.
Sebelum pelancaran, roket akan berada di tapak pelancar dengan momentum sifar.
Selepas pelancaran gas panas akan dipancut keluar dengan halaju yang tinggi dan menyebabkan momentum ke bawah terhasil.
Letupan merupakan sistem tertutup, maka ia tidak melibatkan daya luar. Oleh itu, jumlah momentum diabadikan dalam letupan.
Jumlah Momentum Sebelum Perlanggaran = Jumlah Momentum Selepas Perlanggaran
0 = m1v1 + m2v2
m1v1 = - m2v2
VIDEO CONTOH PENGIRAAN momentum
Latihan Momentum
Latihan Perlanggaran Kenyal
Latihan Perlanggaran Tak Kenyal
Latihan Letupan
LATIHAN
- Buku Teks Fizik Tingkatan 4
- Buku Rujukan Fizik
- Slide Share (Ryan Ko)
- Blog Pendidikan Fizik