Hukum Kekekalan Momentum

Seperti halnya energi mekanik, ternyata pada momentum pun berlaku hukum kekekalan, yang kita namakan hukum kekekalan momentum. Berdasarkan hukum III Newton, yaitu tentang aksi reaksi, kita tahu bahwa gaya yang bekerja pada dua buah benda adalah sama besar dan berlawanan arah. Berikut ini akan kita bahas hukum kekekalan momentum pada peristiwa tumbukan antara dua buah benda A dan B. Jika benda A dan B memiliki massa m_B dan m_A, dan keduanya bergerak dengan percepatan a_A dan a_B, maka kita tuliskan bahwa $$F_{A} = -F_{B}$$

Dengan menggunakan hukum II Newton kita peroleh

$$m_{A}a_{A} = -m_{B}a_{B}$$

Jika kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan benda A adalah v_A dan v_A’, sedangkan kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan benda A adalah v_B dan v_B’, maka

$$m_{A}(v_{A}’-v_{A})/t = -m_{B}(v_{B}’-v_{B})/t$$

$$m_{A}(v_{A}’-v_{A}) = -m_{B}(v_{B}’-v_{B})$$

$$m_{A}v_{A}’- m_{A}v_{A}=-m_{B}v_{B}’+m_{B}v_{B}$$

$$m_{A}v_{A}’ + m_{B}v_{B}’ = m_{A}v_{A} + m_{B}v_{B}$$

Persamaan di atas menunjukkan bahwa total momentum yang dimiliki oleh kedua benda setelah tumbukan sama dengan total momentum yang dimiliki oleh kedua benda sebelum tumbukan. Inilah yang disebut sebagai rumusan Hukum Kekekalan Momentum. Perlu diingat bahwa hukum kekekalan momentum ini hanya berlaku jika dalam sistem yang ditinjau tidak bekerja gaya dari luar sistem.

Aplikasi Hukum Kekekalan Momentum

Berikut ini kita akan bahas beberapa aplikasi hukum kekekalan momentum yang sederhana, yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah balon ditiup kemudian dilepaskan, maka balon tersebut akan melesat dengan cepat, kadang berbelok-belok di udara. Ketika balon melesat, udara di dalam balon keluar dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak balon. Ini merupakan contoh hukum kekekalan momentum yang sangat sederhana. Momentum udara yang keluar dari dalam balon mengimbangi momentum balon yang melesat dalam arah yang berlawanan tersebut. Prinsip yang sama berlaku pada peluncuran roket, dimana semburan gas panas menyebabkan roket bisa bergerak ke atas dengan kelajuan yang sangat tinggi. 

https://pixabay.com/en/hunter-rifleman-fighter-huntsman-160297/

Ketika seseorang menembakkan senapannya, maka pada saat peluru lepas dari laras senapan, senapan tersebut akan sedikit tergetar ke belakang. Hal ini disebabkan momentum peluru yang keluar dari laras senapan diimbangi oleh momentum senapan tersebut ketika tergetar ke belakang. 

Oleh karena itu, ketika seorang atlet tembak sedang mengarahkan senapannya ke sasaran, ia harus benar-benar berkonsentrasi memegang senapannya agar ketika peluru melesat, laras senapan hanya bergetar ke belakang saja, tidak ke samping kanan atau kiri.

Seperti telah disinggung sebelumnya, prinsip kerja roket sama seperti prinsip yang terjadi pada balon atau peluru yang ditembakkan sebuah senapan.