Dari ayunan pendulum hingga bola yang menggelinding menuruni bukit, momentum berfungsi sebagai cara yang berguna untuk menghitung sifat fisik benda. Anda dapat menghitung momentum untuk setiap benda yang bergerak dengan massa tertentu. Terlepas dari apakah itu sebuah planet yang mengorbit matahari atau elektron yang bertabrakan satu sama lain dengan kecepatan tinggi, momentum selalu merupakan produk dari massa dan kecepatan objek.
Hitung Momentum
Anda menghitung momentum menggunakan persamaan
p=mv
dimana momentumpdiukur dalam kg m/s, massasayadalam kg dan kecepatanvdalam m/s. Persamaan momentum dalam fisika ini memberi tahu Anda bahwa momentum adalah vektor yang menunjuk ke arah kecepatan suatu benda. Semakin besar massa atau kecepatan suatu benda yang bergerak, semakin besar momentumnya, dan rumus ini berlaku untuk semua skala dan ukuran benda.
Jika sebuah elektron (dengan massa 9,1 × 10 −31 kg) bergerak dengan kecepatan 2,18 × 106 m/s, momentum adalah hasil kali kedua nilai ini. Anda dapat mengalikan massa 9,1 × 10
−31 kg dan kecepatan 2,18 × 106 m/s untuk mendapatkan momentum 1,98 × 10 −24 kg m/s. Ini menggambarkan momentum elektron dalam model atom hidrogen Bohr.Perubahan Momentum
Anda juga dapat menggunakan rumus ini untuk menghitung perubahan momentum. Perubahan momentump("delta p") diberikan oleh perbedaan antara momentum di satu titik dan momentum di titik lain. Anda dapat menulis ini sebagai
\Delta p = m_1v_1-m_2v_2
untuk massa dan kecepatan di titik 1 dan massa dan kecepatan di titik 2 (ditunjukkan oleh subskrip).
Anda dapat menulis persamaan untuk menggambarkan dua atau lebih benda yang bertabrakan satu sama lain untuk menentukan bagaimana perubahan momentum mempengaruhi massa atau kecepatan benda.
Konservasi Momentum
Dengan cara yang hampir sama, mengetuk bola di kolam terhadap satu sama lain mentransfer energi dari satu bola ke bola berikutnya, benda yang bertabrakan satu sama lain mentransfer momentum. Menurut hukum kekekalan momentum, momentum total suatu sistem adalah kekal.
Anda dapat membuat rumus momentum total sebagai jumlah dari momentum benda-benda sebelum tumbukan, dan mengaturnya agar sama dengan momentum total benda-benda setelah tumbukan. Pendekatan ini dapat digunakan untuk memecahkan sebagian besar masalah dalam fisika yang melibatkan tumbukan.
Contoh Konservasi Momentum
Ketika berhadapan dengan masalah kekekalan momentum, Anda mempertimbangkan keadaan awal dan akhir dari masing-masing objek dalam sistem. Keadaan awal menggambarkan keadaan benda sesaat sebelum tumbukan terjadi, dan keadaan akhir, tepat setelah tumbukan.
Jika sebuah mobil 1.500 kg (A) bergerak dengan kecepatan 30 m/s di +xarah menabrak mobil lain (B) dengan massa 1.500 kg, bergerak 20 m/s dixarah, pada dasarnya menggabungkan dampak dan terus bergerak setelah itu seolah-olah mereka adalah satu massa, berapa kecepatan mereka setelah tumbukan?
Dengan menggunakan kekekalan momentum, Anda dapat mengatur momentum total awal dan akhir dari tumbukan sama satu sama lain sebagaipTi = pTfataupSEBUAH + pB = pTf untuk momentum mobil A,pSEBUAH dan momentum mobil B,pB.Atau secara penuh, dengansayagabungan sebagai massa total mobil gabungan setelah tumbukan:
m_Av_{Ai} + m_Bv_{Bi} = m_{gabungan}v_f
Dimanavf adalah kecepatan akhir mobil gabungan, dan subskrip "i" berarti kecepatan awal. Anda menggunakan 20 m/s untuk kecepatan awal mobil B karena bergerak dalam inxarah. Dibagi dengansayagabungan (dan membalikkan untuk kejelasan) memberikan:
v_f = \frac{m_Av_{Ai} + m_Bv_{Bi}}{ m_{gabungan}}
Dan akhirnya, dengan mengganti nilai yang diketahui, perhatikan bahwasayagabungan adalah secara sederhanasayaSEBUAH + sayaB, memberikan:
\begin{aligned} v_f &= \frac{1500 \text{ kg} × 30 \text{ m/s} + 1500 \text{ kg} ×-20 \text{ m/s}}{ (1500 + 1500) \text{ kg}} \\ &= \frac{45000 \text{ kg m/s} - 30000 \text{ kg m/s}}{3000 \text{ kg}} \\ &= 5 \text{ m /s} \end{selaras}
Perhatikan bahwa meskipun massanya sama, fakta bahwa mobil A bergerak lebih cepat daripada mobil B berarti massa gabungan setelah tumbukan terus bergerak di +xarah.
