Contoh Hukum Kekekalan Momentum

Hukum kekekalan momentum. Adakah diantara kalian yang pernah melihat sebuah tabrakan di jalan raya? Untuk diketahui, tabrakan itu sendiri merupakan salah satu contoh momentum. Dalam Fisika, momentum dari suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dan kecepatannya. Atau jika dirumuskan,
P = mv.

Dalam Fisika, konsep momentum memiliki peranan penting, dimana ini bersifat kekal pada kondisi tertentu. Sebelum era Newton, momentum telah diamati dan diketahui bahwa jumlah besaran-besaran benda yang bertumbukan bernilai tetap.

Hukum Kekekalan Momentum menjelaskan bahwa jika dua buah benda bertumbukan, maka besar penurunan momentum pada salah satu benda akan bernilai sama dengan besar peningkatan momentum pada benda lainnya. Ini berarti, total momentum sistem benda sebelum tumbukan selalu sama dengan total momentum sistem benda setelah tumbukan.

Jika kita perhatikan, dua buah mobil bertumbukan satu sama lain, yakni mobil A dan mobil B. Sebelum bertumbukan, kedua mobil memiliki massa mA dan mB dengan kecepatan vA dan vB. Kedua mobil tersebut berada di satu bidang datar dan memiliki arah gerak yang sama.

Jika kecepatan mobil A lebih besar dari mobil B, maka mobil A pada saat tertentu akan menabrak mobil B. Ketika mobil A menabrak mobil B, sesuai dengan hukum Newton 3, mobil A akan memberikan gaya aksi sebesar FA dan mobil B akan memberikan gaya reaksi sebesar FB. Kedua gaya ini sama besar, namun berlawanan arah.

Contoh di atas merupakan bentuk khusus dari hukum kekekalan momentum, yakni khusus untuk tumbukan antara dua benda. Lantas, bagaimana dengan penerapan hukum kekekalan momentum dalam kehidupan sehari-hari lainnya?

(Baca juga: Menyetarakan Reaksi Redoks, Kenali Dua Metode Ini)

Setidaknya ada dua penerapan hukum kekekalan momentum dalam kehidupan sehari-hari, yang bisa kita amati. Keduanya bisa kita temukan prinsip roket dan mesin jet. Berikut penjelasannya!

Prinsip Roket

Prinsip terdorongnya roket memenuhi hukum kekekalan momentum. Pada keadaan mula-mula sistem (roket dan bahan bakar) diam, sehingga momentumnya sama dengan nol. Sesudah gas menyembur keluar dari roket, momentum sistem tetap sehingga momentum sistem sebelum dan sesudah gas keluar adalah sama.

Berdasarkan hukum kekekalan momentum, kecepatan akhir yang dapat dicapai sebuah roket bergantung pada banyaknya bahan bakar yang dapat dibawa oleh roket dan kelajuan pancaran gas. Pada dasarnya kedua besaranini terbatas, sehingga digunakanlah roket-roket bertahap (multistage rockets), yaitu beberapa roket yang digabung bersama. Begitu bahan bakar pertama telah dibakar habis, roket ini dilepaskan.

Pesawat antariksa bergerak dengan cepat dengan massa total pesawat dan roket-roket lebih ringan (karena tidak lagi membawa roket pertama). Pada tahap kedua ini dapat dicapai kecepatan akhir yang jauh lebih cepat. Demikian seterusnya sampai seluruh roket telah dibakar.

Prinsip Mesin Jet

Serupa dengan roket, prinsip kerja mesin jet juga menggunakan hukum kekekalan momentum. Bedanya, bahan pembakar oksigen pada roket terdapat dalam tangki roket, sedangkan pada mesin jet oksigen diambil dari udara di sekitarnya. Oleh karena itu, roket dapat bekerja di antariksa sedang mesin jet tidak. Sebaliknya, mesin jet hanya bisa bekerja di atmosfer.

Beberapa prinip kerja mesin jet adalah sebagai berikut:

• Udara ditarik ke dalam melalui bagian depan mesin
• Udara ini lantas dimampatkan oleh kompresor
• Bahan bakar diinjeksikan dalam ruang bakar dan dibakar oleh udara yang dimampatkan
• Ledakan gas panas ditekan melalui mesin, memutar turbin yang selanjutnya memutar kompresor
• Gas-gas dengan kecepatantinggi keluar dari belakang mesin dengan momentum tinggi. Sesuai hukum kekekalan momentum akan dihasilkan momentum pada mesin jet yang besarnya sama, tetapi arahnya berlawanan. Dengan kata lain, mesin jet menerima momentum ke arah depan.