ANALISA KONSEP MOMENTUM PADA PERMAINAN BILLIARD PDF

Preview

Summary

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM PADA PERMAINAN BILLIARD Diajukan sebagai tugas mata kuliah Fisika Dasar I yang dibimbing oleh : Rianita Puspasari, ST. Disusun Oleh : Salmah Ayu Haryanti 1510631140128 PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG 2015 ABSTRAK ABSTRACT Mo...

Description

PENERAPAN KONSEP MOMENTUM PADA PERMAINAN BILLIARD Diajukan sebagai tugas mata kuliah Fisika Dasar I yang dibimbing oleh : Rianita Puspasari, ST.

Disusun Oleh : Salmah Ayu Haryanti

1510631140128

PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SINGAPERBANGSA KARAWANG 2015

ABSTRAK

ABSTRACT

Momentum merupakan suatu

Momentum

is

a

physical

besaran fisika yang terjadi pada suatu

quantity that occurs in object that have

benda

memliki

mass and velocity. Momentum is not

kecepatan. Momentum tak lepas dari

separated from the force. Force that

gaya. Gaya yang dapat memberikan

can give effect to the momentum is

pengaruh pada momentum dinamakan

called impulse. Momentum can also

impuls.

dapat

discuss the phenomenon of collisions.

tumbukan.

Collisions is an object of mass and

bermassa

dan

Momentum

membahas

juga

fenomena

Tumbukan yaitu suatu benda bermassa dan memiliki kecepatan saling bertemu satu sama lain. Momentum

speed meet each other. Momentum happens in our daily life. For example when playing

terjadi

billiard. When a ball shot to another

sehari-hari.

ball, the ball surely will experience the

ketika bermain

collision and also have certain types of

billiard. Ketika bola satu ditembakkan

collisions. So that it is closely related

ke bola yang lain, pasti bola tersebut

to the concept of momentum

dalam Contohnya

banyak

kehidupan adalah

akan mengalami tumbukan dan juga memiliki jenis tumbukan tertentu. Sehingga hal tersebut sangat berkaitan dengan konsep momentum.

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyusun dan menyelesaikan makalah fisika dasar yang berjudul “Penerapan Konsep Momentum pada Permainan Billiard”. Dalam penyusunan makalah ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing mata kuliah Fisika Dasar I yang telah memberikan arahan, serta tugas kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Penulis berharap semoga makalah ini dapat memberikan informasi kepada para pembaca tentang penerapan konsep momentum pada permainan billiard. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pembaca demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat berguna bagi pembaca yang tertarik dengan penerapan konsep momentum pada permainan billiard ataupun bagi semua pembaca serta dapat dijadikan referensi tugas khususnya bagi para mahasiswa maupun kalangan akademisi di Universitas Singaperbangsa Karawang.

Karawang, 01 Januari 2016

Penulis ii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ............................................................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................................................ iii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................................. 2 1.3 Tujuan..................................................................................................................... 2 1.4 Manfaat ................................................................................................................... 2 BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................................. 3 2.1 Hukum Newton II................................................................................................... 3 2.2 Momentum Linier .................................................................................................. 3 2.3 Gaya ....................................................................................................................... 4 2.4 Impuls ..................................................................................................................... 4 2.5 Impuls Menyebabkan Perubahan Momentum ........................................................ 5 2.6 Hukum Newton III ................................................................................................. 5 2.7 Hukum Kekekalan Energi Kinetik ......................................................................... 5 2.8 Hukum Kekekalan Momentum .............................................................................. 5 2.9 Tumbukan............................................................................................................... 6 2.10 Koefisien Restitusi ............................................................................................... 7 2.11 Tumbukan dalam Satu Dimensi ........................................................................... 7 iii

2.12 Tumbukan Lenting Sempurna .............................................................................. 7 2.13 Tumbukan Lenting Sebagian ............................................................................... 8 2.14 Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali ................................................................ 8 2.15 Tumbukan dalam Dua Dimesi.............................................................................. 9 BAB III PEMBAHASAN ........................................................................................................ 10 3.1 Penerapan Konsep Momentum Dalam Permainan Billiard ................................... 10 BAB IV PENUTUP ................................................................................................................. 13 4.1 Kesimpulan............................................................................................................. 13 4.2 Saran ....................................................................................................................... 13 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. v

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari mungkin kita tidak pernah menyadari bahwa kita sedang mengamati sesuatu atau kita sedang melakukan suatu aktivitas, pasti semua itu berhubungan dengan ilmu fisika. Fisika adalah ilmu yang dapat mempelajari serta menganalisis segala fenomena alam yang terjadi di jagat raya ini. Ketika kita sedang bermain kita pun sebenarnya melakukan sesuatu yang bisa dijelaskan dengan ilmu fisika. Sebagai contoh ketika kita sedang bermain billiard, tanpa disadari banyak ilmu-ilmu fisika yang ada pada permainan billiard seperti momentum. Sebuah benda yang mempunyai massa dan mengalami kecepatan, benda tersebut dikatakan memiliki momentum. Momentum merupakan suatu besaran fisika yang merupakan perkalian antara massa dan kecepatan. Semakin besar massa suatu benda dan semakin cepat suatu benda bergerak, maka benda tersebut dikatakan memiliki momentum yang sangat besar. Dalam momentum pasti sangat berkaitan dengan terjadinya tumbukan. Tumbukan terjadi bila beberapa benda bermassa dan memiliki kecepatan mengalami tabrakan yang mengakibatkan benda-benda tersebut mengalami reaksi berbeda pada suatu kondisi tertentu. Permainan billiard sangat erat kaitannya dengan konsep momentum. Oleh karena itu, penulis sangat tertarik dalam menganalisis konsep momentum pada permainan billiard.

1

1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimanakah penjelasan mengenai konsep momentum? 2. Bagaimana penerapan konsep momentum pada permainan billiard? 1.3 Tujuan 1. Menjelaskan bagaimana konsep momentum. 2. Menjelaskan bagaimana penerapan konsep momentum pada permainan billiard.

1.4 Manfaat 1. Sebagai referensi untuk para pembaca mengenai konsep momentum yang dipakai pada permainan billiard. 2. Sebagai sumber pengetahuan untuk para pembaca mengenai penerapan konsep momentum pada permainan billiard.

2

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Hukum Newton II Bila gaya resultan yang bekerja pada suatu benda dengan massa tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya. Percepatan berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda. 2.2 Momentum Linier Momentum linier atau yang biasa disebut dengan momentum adalah besaran fisika yang merupakan perkalian antara massa dengan kecepatan. Suatu benda dinyatakan memiliki momentum jika benda tersebut memiliki massa dan kecepatan. Momentum linier merupakan momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus. Momentum merupakan besaran vektor yang arahnya sama dengan kecepatan benda. Besarnya momentum dapat dinyatakan :

Dengan p adalah momentum benda, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan benda. Satuan momentum adalah Kg m/s dalam Satuan Internasional (SI). Pada pokok bahasan Hukum II Newton, kita mengetahui bahwa jika ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut.

3

Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan :

Jika massa dianggap konstan, maka persamaan diatas dapat dituliskan :

Keterangan : F

= Gaya (N) = Perubahan momentum (kg m/s) = Perubahan waktu (s)

2.3 Gaya Jenis gaya yang berhubungan dengan momentum terbagi menjadi dua yaitu gaya eksternal dan gaya internal. Gaya eksternal adalah gaya-gaya yang berada di luar sistem sedangkan gaya internal adalah gaya yang berhubungan dengan interaksi dengan partikel-partikel lain dalam sistem. 2.4 Impuls Untuk membuat suatu benda yang diam menjadi bergerak diperlukan sebuah gaya yang bekerja pada benda tersebut selama interval waktu tertentu. Gaya yang diperlukan untuk membuat sebuah benda tersebut bergerak dalam interval waktu tertentu disebut impuls. Disini impuls digunakan untuk menambah,mengurangi, dan mengubah arah momentum dalam satuan waktu. Impuls merupakan hasil kali gaya dan waktu gaya bekerja. Impuls termasuk dalam besaran vektor dengan arah sejajar dengan arah gaya. Impuls dapat dinyatakan sebagai :

4

Dengan I adalah Impuls, F adalah gaya, dan Δt adalah perubahan waktu. Satuan impuls adalah Ns dalam Satuan Internasional (SI).

2.5 Impuls Menyebabkan Perubahan Momentum Gaya tetap F yang bekerja pada benda bermassa m selama selang waktu t, dapat mengubah kecepatan benda. Perubahan momentum yang disebabkan suatu impuls, besar dan arahnya sama. Perubahan momentum terhadap impuls dapat dinyatakan sebagai:

2.6 Hukum Newton III Bila gaya diberikan pada suatu benda (aksi) maka benda yang dikenai gaya tersebut akan memberikan reaksi yang besarnya sama dengan gaya aksi tetapi arahnya berlawanan. 2.7 Hukum Kekekalan Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa dan kecepatannya. Hukum kekekalan energi kinetik berarti energi kinetik bersifat kekal atau energi kinetik tidak terknonversi ke energi lain. Hukum kekekalan energi kinetik sangat berkaitan erat dengan konsep momentum. 2.8 Hukum Kekekalan Momentum Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa “jika gaya eksternal pada suatu sistem sama dengan nol, maka jumlah semua vektor momentum pada bendabenda itu adalah konstan”. Hukum Kekekalan Momentum adalah salah satu hukum yang paling penting dalam fisika. Hukum ini berlaku untuk tiap sistem yang terisolasi dari sekitarnya sehingga tidak ada gaya-gaya eksternal yang bekerja padanya. Hukum ini dapat dipakai secara luas daripada hukum kekekalan energi mekanik. Sebagai

5

contoh, energi mekanik hanya kekal jika gaya internal kekal artinya, jika gaya memungkinkan konversi dua arah antara energi kinetik dan energi potensial tetapi hukum kekekalan momentum berlaku bahkan ketika gaya internal tidak kekal. Hukum kekekalan momentum sangat berguna ketika terjadi pada tumbukan. Momentum termasuk besaran yang kekal seperti halnya energi, artinya jumlah momentum dua buah benda yang saling bertumbukan adalah konstan. Sehingga dapat dinyatakan jumlah momentum sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama. Hukum kekekalan momentum sangat berhubungan erat dengan Hukum Newton III dimana hubungan tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan : Faksi = - Freaksi F12 = - F21 F12 + F21 = 0 F12 =

dan F21 =

F12 + F21 =

+

=

=0

2.9 Tumbukan Tumbukan adalah pertemuan dua benda yang relatif bergerak.Suatu benda bermassa dan memiliki kecepatan atau bisa dikatakan benda tersebut memiliki momentum, ketika beda tersebut bertemu satu sama lain artinya benda tersebut mengalami tumbukan. Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk.

6

2.10 Koefisien Restitusi Koefisien Restitusi (e) adalah tingkat kelentingan suatu tumbukan yang dapat dinyatakan melalui sebuah nilai. Koefisien restitusi juga dapat didefinisikan sebagai perbandingan perubahan kecepatan benda sesudah bertumbukan dan sebelum bertumbukan. Untuk tumbukan antara dua benda dimana kedua benda itu selalu bergerak dalam garis lurus yang sama, dapat didefinisikan suatu koefisien restitusi sebagai berikut :

Dimana : e = koefisien restitusi v’ = kecepatan setelah tumbukan v = kecepatan sebelum tumbukan Dari definisi koefisien restitusi dapat disimpulkan bahwa untuk setiap jenis tumbukan berlaku 2.11 Tumbukan dalam Satu Dimensi Tumbukan dalam Satu Dimensi adalah tumbukan yang terjadi pada bidang lurus. Tumbukan dalam satu dimensi terdiri dari tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali. 2.12 Tumbukan Lenting Sempurna Apabila tidak ada energi yang hilang selama tumbukan dan jumlah energi kinetik kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan sama, maka tumbukan itu disebut tumbukan lenting sempurna. Pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan Momentum dan hukum kekekalan Energi Kinetik.

7

Hal ini menunjukan bahwa energi kinetik bersifat kekal. Sehingga berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Maka dapat dirumuskan :

Pada tumbukan lenting sempurna, nilai koefisien restitusi e = 1. 2.13 Tumbukan Lenting Sebagian Pada tumbukan lenting sebagian, beberapa energi kinetik akan diubah menjadi energi bentuk lain seperti panas, bunyi, dan sebagainya. Akibatnya, energi kinetik sebelum tumbukan lebih besar daripada energi kinetik sesudah tumbukan. Sebagian besar tumbukan yang terjadi antara dua benda merupakan tumbukan lenting sebagian. Pada tumbukan lenting sebagian berlaku Hukum Kekekalan Momentum, tetapi tidak berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Pada tumbukan ini harga koefisien restitusi 0...