Kekekalan Momentum
Momentum mengukur seberapa sulit menghentikan sesuatu yang sedang bergerak — nilainya bergantung pada massa dan kecepatan. Ketika benda-benda dalam sistem tertutup bertabrakan atau saling mendorong, momentum bisa berpindah dari satu benda ke benda lain, tetapi jumlah totalnya tidak pernah berubah. Itulah sebabnya bola berat yang bergerak cepat bisa membuat bola ringan yang diam terlempar jauh, sementara kecepatannya sendiri hampir tidak berkurang.
Rumus
p = m · v
- p — momentum (kg·m/s): seberapa besar gerak yang dibawa sebuah benda
- m — massa (kg): seberapa banyak materi yang dimiliki benda
- v — kecepatan (m/s): seberapa cepat benda bergerak, dan ke arah mana
Contoh yang diselesaikan
Sebuah kereta bermassa 3 kg yang bergerak dengan kecepatan 4 meter per detik menabrak kereta 1 kg yang diam, lalu keduanya menyatu. Seberapa cepat mereka bergerak setelah tabrakan?
- m₁ = 3 kg
- v₁ = 4 m/s
- m₂ = 1 kg
- m₁ · v₁ + m₂ · v₂ = (m₁ + m₂) · v
- 3 kg · 4 m/s + 1 kg · 0 m/s = (3 kg + 1 kg) · v
v = 3 m/s
Uji diri Anda
Kereta 3 kg yang sama, bergerak dengan kecepatan 4 meter per detik, kini menabrak kereta yang lebih berat, 3 kg, yang sedang diam, dan keduanya menyatu. Berapa kecepatan mereka setelah tabrakan?
- 3 m/s
- 6 m/s
- Jawaban benar: 2 m/s
Benar! Momentum sebelum tabrakan adalah 3 kg × 4 m/s = 12 kilogram meter per detik, dibagi rata pada total massa 6 kg, menghasilkan 2 meter per detik.
Dua kereta identik bermassa 2 kg bergerak saling mendekat, masing-masing dengan kecepatan 3 meter per detik, bertabrakan langsung, dan menyatu. Berapa momentum mereka tepat setelah tabrakan?
- Jawaban benar: Nol
- 12 kilogram meter per detik
- 6 kilogram meter per detik
Tepat sekali! Momentum mereka sama besar tetapi berlawanan arah, masing-masing 6 kilogram meter per detik, sehingga saling meniadakan: 6 dikurangi 6 sama dengan nol — kedua kereta berhenti total.
Di mana Anda melihatnya
Mobil yang parkir terdorong maju saat tertabrak dari belakang, dan bola bandul Newton mentransfer gerak dari satu ujung ke ujung lain hampir sempurna — keduanya adalah momentum yang diserahkan dari satu benda ke benda lain. Roket bahkan bekerja dengan melempar gas buang ke belakang sehingga momentum total roket-ditambah-gas tetap tidak berubah.
Kesalahan umum
Siswa sering mengharapkan benda yang lebih berat untuk “menang” dalam tabrakan dengan mempertahankan lebih banyak kecepatannya — apa yang sebenarnya dilestarikan adalah momentum total (massa kali kecepatan) dari seluruh sistem, bukan kecepatan salah satu benda, dan benda lambat berat dapat menyerahkan banyak momentum kepada yang cepat ringan. Juga mudah lupa bahwa momentum memiliki arah: dua momentum sama-dan-berlawanan membatalkan menjadi nol, mereka tidak menambah.
Bagaimana ini terhubung
Konservasi momentum adalah hukum kedua dan ketiga Newton — gaya sama dan berlawanan selama tabrakan — diterapkan sepanjang waktu pada pasangan benda bukan satu. Konservasi energi, berikutnya, adalah alat akuntansi kedua dan paralel untuk tabrakan yang sama; bersama keduanya memungkinkan Anda menyelesaikan hampir setiap tabrakan tanpa mengetahui gaya yang terlibat sama sekali.