Berikut merupakan lanjutan dari konsep dasar dan penerapan dari momentum linear.

Hukum II Newton dalam Momentum

Bentuk umum Hukum II Newton menyatakan bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan laju perubahan momentum terhadap waktu:

Artinya, momentum dapat berubah jika ada gaya yang bekerja pada benda. Jika kita mengasumsikan bahwa massa benda tidak berubah terhadap waktu, maka kita dapat menuliskan kembali hukum ini dalam bentuk yang lebih umum dikenal:

Namun, jika massa berubah terhadap waktu, seperti pada roket yang membakar bahan bakar dan mengeluarkannya dari belakang, kita harus menggunakan bentuk asli dari hukum kedua Newton, karena perubahan momentum juga bergantung pada perubahan massa:

Persamaan ini menunjukkan ketika massa berubah, momentum total juga bisa berubah meskipun tidak ada percepatan.

Hukum Kekekalan Momentum Linear

Salah satu prinsip penting dalam fisika adalah hukum kekekalan momentum linear. Hukum ini menyatakan bahwa jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja pada sistem, maka momentum total sistem akan tetap konstan:

Untuk sistem dua benda yang bergerak dalam satu dimensi, persamaan ini bisa ditulis sebagai:

Artinya, jumlah momentum sebelum dan setelah interaksi tetap sama. Hukum ini sangat berguna dalam menganalisis tumbukan dan interaksi antar benda.

Syarat utama agar hukum ini berlaku adalah tidak adanya gaya eksternal yang secara signifikan bekerja pada sistem. Jika ada gaya eksternal, seperti gesekan atau gaya dorong dari luar, maka momentum sistem bisa berubah.

Hukum Kekekalan Energi Kinetik dalam Kondisi Konservatif

Dalam sistem konservatif, energi kinetik juga dapat mengalami kekekalan jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja atau energi yang hilang akibat gesekan atau deformasi. Dalam tumbukan elastis, hukum kekekalan energi kinetik menyatakan bahwa total energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan tetap sama:

Namun, dalam tumbukan tidak elastis, sebagian energi kinetik berubah menjadi energi bentuk lain seperti panas, suara, atau deformasi benda. Oleh karena itu, dalam kasus seperti ini, hanya momentum yang tetap kekal, sementara energi kinetik total berkurang.

Contoh Aplikasi

Sebagai contoh, bayangkan sebuah truk besar yang bergerak dengan kecepatan tertentu dan menabrak mobil kecil yang sedang diam. Setelah tumbukan, kedua kendaraan bergerak bersama dengan kecepatan yang berbeda dari kecepatan awal truk. Jika kita mengabaikan gaya eksternal seperti gesekan dari jalan, momentum total sistem sebelum dan sesudah tumbukan akan tetap sama. Ini adalah penerapan langsung dari hukum kekekalan momentum linear.

Kesimpulan

Momentum linear adalah konsep fundamental dalam fisika yang digunakan untuk memahami gerak benda dan interaksinya, terutama dalam sistem tumbukan dan dinamika partikel. Prinsip kekekalan momentum menjadi alat penting dalam menganalisis berbagai fenomena fisika dari skala kecil hingga besar, termasuk dalam bidang teknik dan sains terapan. Selain itu, dalam sistem konservatif, energi kinetik dapat tetap kekal jika tidak ada gaya eksternal yang bekerja, seperti dalam kasus tumbukan elastis. Pemahaman tentang kekekalan momentum dan energi sangat penting dalam banyak aplikasi sains dan teknologi, seperti perancangan kendaraan, mekanika fluida, dan eksplorasi ruang angkasa.