ii) Eksperimen Prinsip Keabadian Momentum

TUJUAN

Untuk mengira prinsip keabadian momentum dalam perlanggaran kenyal, perlanggaran tak

kenyal dan letupan.

TEORI

Terdapat suatu prinsip yang amat berguna dalam fizik yang disebut prinsip keabadian

momentum linear. Momentum suatu jasad yang berjisim m dan bergerak dengan halaju v

ialah suatu kuantiti vektor bermagnitud mv dan pada arah yang sama dengan arah halaju v.

Bagi suatu sistem yang terdiri daripada beberapa jasad masing-masing dengan jisim dan

halaju yang berbeza, jumlah momentum sistem itu ialah hasil tambah vektor momentum

jasad-jasad itu. Jika tiada daya luar bertindak keatas suatu sistem, jumlah momentum linear

bagi sistem itu adalah tetap.

Jumlah momentum selepas dilepaskan = jumlah momentum sebelum dilepaskan

m1v1 + m2v2 = 0

Perlanggaran boleh dibahagikan kepada dua jenis iaitu perlanggaran kenyal dan

perlanggaran tidak kenyal. Suatu perlanggaran dikatakan kenyal jika tenaga kinetik nya

terabadi. Dalam perlanggaran tak kenyal, tenaga kinetik tidak terabadi. Bagaimanapun,

tenaga keseluruhan adalah terabadi sama ada dalam perlanggaran kenyal atau tak kenyal.

Katakan dua jasad berjisim m1 dan m2 bergerak dengan halaju u1 dan u2 masing-masing

pada suatu garis lurus sebelum perlanggaran. Selepas perlanggaran halaju-halaju jasad itu

adalah v1 dan v2 masing-masing pada arah yang sama. Daripada prinsip keabadian

momentum linear.

Jumlah momentum selepas perlanggaran = jumlah momentum sebelum perlanggaran

m1v1 + m2v2 = m1u1 + m2u2

Jika perlanggaran adalah kenyal,

Jumlah tenaga kinetik selepas perlanggaran = jumlah tenaga kinetik sebelum perlanggaran

12

m1v12 + 12

m2v22= 12

m1u12+ 12

m2u22

HIPOTESIS

Momentum diabadikan dalam pelanggaran kenyal, tak kenyal dan letupan.

BAHAN

Pita detik, kertas karbon, plastisin

RADAS

Landasan, dua troli berjisim sama, piston berspring jangka masa detik, bekalan arus ulang

alik, wayar penyambung

PROSEDUR

A. Perlanggaran kenyal

1. Troli A dengan omboh piston diletakkan di hujung landasan yang lebih tinggi manakala troli B di letakkan di hujung landasan yang lebih rendah. Pita detik dilekatkan pada kedua-dua troli itu(gambar 1.1).

2. Apabila jangka masa detik dibuka, troli A ditolak sedikit supaya ia boleh bergerak ke bawah landasan dengan halaju seragam dan berlanggar dengan troli B.

3. Selepas pelanggaran, troli-troli itu bergerak berasingan dan pita detik digunakan untuk menghitung halaju troli A dan B sebelum dan selepas pelanggaran.

4. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1kg, momentum sebelum dan selepas pelanggaran dihitung dan direkodkan dalam jadual 1.1.

B. Perlanggaran tak kenyal

1. Troli A diletakkan di hujung landasan yang lebih tinggi manakala troli B diletakkan di hujung landasan yang lebih rendah,

2. Plastisin dilekatkan pada kedua-dua troli itu. Pita detik hanya di lekatkan pada troli A.

3. Apabila jangka masa detik dibuka, troli A akan di tolak sedikit supaya ia bergerak ke bawah landasan dengan halaju seragam dan berlanggar dengan troli B.

4. Selepas perlanggaran, troli-troli bergerak bersama dan pita detik digunakan untuk menghitung halaju awal troli A sebelum perlanggaran dan halaju sepunya bagi gabungan troli A dan B selepas perlanggaran.

5. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1kg, momentum sebelum dan selepas perlanggaran dihitung dan dicatatkan dalam jadual 1.2.

C. Letupan

1. Troli A dann B dirapatkan di atas satu permukaan yang rata dan piston berspring dalam troli A dimampat.

2. Pin pelepas pada troli A diketuk perlahan-lahan untuk mengeluarkan piston berspring yang memisahkan troli-troli. Troli-troli berlanggar dengan bongkah kayu.

3. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1kg, momentum sebelum dan selepas letupan dihitung dan dicatatkan dalam jadual 1.3.

KEPUTUSAN

A. Perlanggaran kenyal

Sebelum perlanggaran Selepas perlangggaran

Jisim troli A, mA

(kg)

Jisim troli B, mB

(kg)

Halaju awal troli A, uA (ms-

1)

Jumlah momentum awal, mAuA

(kgms-1)

Halaju akhir troli A, vA

(ms-1)

Halaju akhir troli B, vB

(ms-1)

Jumlah momentum akhir, mAvA+mBvB

(kgms-1)

1 1 3.25 3.25 1.00 2.10 2.40

Jadual 1.1

1. Piston berspring digunakan untuk memisahkan troli-troli selepas perlanggaran.2. Secara umum, perlanggaran adalah perlanggaran kenyal yang bukan sempurna

kerana sebahagian tenaga kinetic ditukarkan kepada bunyi atau haba apabila troli-troli berlanggar.

3. Jadual 1.1 menunjukkan jumlah momentum sebelum perlanggaran = jumlah momentum selepas perlanggaran.

B. Perlanggaran tak kenyal

Sebelum pelanggaran Selepas pelanggaran

Jisim awal, mA

(kg)

Halaju awal, u (ms-1)

Jumlah momentum awal, mAu (kgms-1)

Jisim akhir, mA+mB (kg)

Halaju akhir, v (ms-1)

Jumlah momentum akhir, (mA+mB)v

(kgms-1)

1 2.15 2.15 1+1=2 1.00 2.00

Jadual 1.2

1. Plastisin digunakan untuk melekatkan troli-troli selepas perlanggaran.2. Secara umum, perlanggaran itu adalah perlanggaran tak kenyal yang bukan

sempurna kerana sebahagian tenaga kinetic ditukarkan kepada bunyi atau haba apabila troli-troli berlanggar.

3. Jadual 1.2 menunjukkan jumlah momentum sebelum perlanggaran = jumlah momentum selepas perlanggaran.

C. Letupan

Sebelum letupan

Selepas letupan

Jumlah momentum

awal, ρ (kgms-1)

Jisim troli A, mA (kg)

Jisim troli B, mB (kg)

Halaju troli A, -dA (ms-1)

Halaju troli B, dB (ms-1)

Jumlah momentum

akhir, mA(-dA)+mBdB (kgms-1)

0 1 1 2.90 2.80 0

Jadual 1.3

1. Jumlah momentum selepas letupan = 0 kerana troli-troli tidak bergerak.2. Jumlah momentum selepas letupan = mA(-dA)+mBdB .3. Jadual 1.3 menunjukkan bahawa mA(-dA)+mBdB = 0. Oleh sebab itu, jumlah

momentum sebelum letupan = jumlah momentum selepas letupan.

PERBINCANGAN

Pita detik berdetik 50 titik per saat

= frekuensi 50 Hz (50 titik yang dihasilkan dalam 1 saat)

Oleh itu, tempoh, T = 1f

= 150

= 0.02s

Setiap 0.02s, satu tikik dihasilkan diatas pita.

1. Piston berspring digunakan untuk memisahkan troli-troli selepas perlanggaran

2. Secara umum, perlanggaran adalah perlanggaran kenyal yang bukan sempurna

sebahagian tenaga kinetik ditukarkan kepada tenaga bunyi atau haba apabila troli-

troli itu berlanggar.

3. Halaju dipengaruhi dengan kecondongan landasan.

4. Jumlah momentum sebelum perlanggaran = jumlah momentum selepas

perlanggaran.

5. Namun, semasa melaksanakan eksperimen berlaku ralat dalam pengiraan.

KESIMPULAN

Hipotesis diterima. Momentum diabadikan dalam pelanggaran kenyal, tak kenyal dan letupan.