Momentum Linear dan Tumbukan

Momentum linear adalah hasil kali massa dan kecepatan; kekekalannya untuk sistem terisolasi menjadikannya alat utama untuk menganalisis tumbukan dan gerak sistem partikel.

Definition

Momentum linear adalah kuantitas vektor p = mv yang totalnya kekal untuk sistem yang bebas dari gaya eksternal; impuls adalah integral waktu dari gaya dan sama dengan perubahan momentum, dan tumbukan adalah interaksi yang dianalisis melalui kekekalan momentum.

Scope

Topik ini mencakup momentum linear, impuls, pusat massa dan gerakannya, kekekalan momentum total untuk sistem tanpa gaya eksternal, dan klasifikasi tumbukan sebagai elastis atau inelastis. Ini mencakup masalah massa variabel seperti gerak roket.

Core questions

• Mengapa momentum total kekal ketika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada suatu sistem?
• Bagaimana impuls menghubungkan gaya dan perubahan momentum seiring waktu?
• Bagaimana tumbukan elastis dan inelastis berbeda dalam hal yang kekal?

Key concepts

• Momentum linear
• Impuls
• Pusat massa dan gerakannya
• Tumbukan elastis dan inelastis
• Koefisien restitusi
• Sistem massa variabel (roket)

Key theories

Kekekalan momentum linear

Untuk sistem tanpa gaya eksternal netto, momentum linear total adalah konstan seiring waktu, yang berasal dari hukum ketiga Newton yang diterapkan pada gaya interaksi internal.

Teorema impuls-momentum

Impuls yang diberikan pada suatu benda, integral waktu dari gaya netto, sama dengan perubahan momentum linear benda tersebut, yang sangat berguna untuk gaya tumbukan yang singkat dan intens.

Clinical relevance

Analisis momentum dan tumbukan mendasari keselamatan kecelakaan kendaraan dan desain zona remuk, balistik, propulsi dan roket, serta interpretasi eksperimen hamburan, di mana pun interaksi berdurasi pendek mentransfer gerak antar benda.

History

Kekekalan momentum dalam tumbukan ditetapkan pada tahun 1660-an oleh Huygens, Wallis, dan Wren, yang mengoreksi konsepsi skalar gerak kekal Descartes sebelumnya dengan mengenali momentum sebagai kuantitas vektor terarah. Newton memasukkan hasil tumbukan ini ke dalam Principia, dan prinsip tersebut kemudian digeneralisasikan ke sistem dan kontinum.

Key figures

• Isaac Newton
• Christiaan Huygens
• John Wallis

Seminal works

• kleppner2014
• goldstein2002

Frequently asked questions

Apakah energi kinetik kekal dalam semua tumbukan?

Tidak. Momentum kekal dalam setiap tumbukan tanpa gaya eksternal, tetapi energi kinetik hanya kekal dalam tumbukan elastis sempurna; tumbukan inelastis mengubah sebagian energi kinetik menjadi panas atau deformasi.

Mengapa pusat massa bergerak dengan kecepatan konstan dalam sistem terisolasi?

Karena gaya eksternal total adalah nol, momentum total adalah konstan, dan kecepatan pusat massa sama dengan momentum total dibagi massa total, yang karenanya tidak berubah.