Lab Maya

Laboratorium Virtual Fisika

Momentum & Impuls โ€” Kendali Dua Tangan

๐Ÿคฒ Kedua telapak tanganmu jadi alat praktikum

0%

โ† Kembali ke LabMaya.id
๐Ÿฅš

Lab Maya

Momentum & Impuls

๐Ÿ  LabMaya.id

Panel Kendali

0.20 kg
2.0 m
12 N
1.0 kg
1.0 kg
1.00
2.0 m/s
-1.0 m/s
0.95
3
0.25
Panggung siap. Aktifkan kamera di panel kanan agar kedua telapak tanganmu muncul di sini โ€” atau gerakkan tetikus untuk memakai bantalan cadangan.

Pelacak Dua Tangan

๐Ÿคฒ

Aktifkan kamera. Angkat kedua telapak tangan โ€” keduanya akan muncul langsung di panggung sebagai bantalan.

Memuat pelacak tangan...

โšก Alur Pemrosesan
๐Ÿ– Tangan Kiri KAKU
Posisi xโ€”
Laju |v|โ€”
ฮ”t terakhirโ€”
F rata-rataโ€”
๐Ÿ– Tangan Kanan KAKU
Posisi xโ€”
Laju |v|โ€”
ฮ”t terakhirโ€”
F rata-rataโ€”
๐Ÿ’กTangan yang tidak terdeteksi otomatis menjadi bantalan KAKU โ€” pembanding alami untuk tangan yang meredam.

Data & Analisis

โš–๏ธ Neraca Momentum
pโ‚ 0.00p total 0.00pโ‚‚ 0.00
๐Ÿ“ˆ Gaya terhadap Waktu
Berhasil
0
Gagal / Pecah
0
๐Ÿ“‹ Tabel Pengamatan

Momentum & Impuls

Mengapa telur yang jatuh ke lantai pecah, tetapi telur yang jatuh ke tangan yang ikut bergerak turun tetap utuh?

๐ŸŽฏTujuan Pembelajaran
  • Merumuskan momentum sebagai besaran vektor p = mยทv dan menghitungnya untuk benda bermassa berbeda.

  • Menjelaskan impuls sebagai hasil kali gaya dan selang waktu, J = Fยทฮ”t, serta membuktikan bahwa impuls sama dengan perubahan momentum.

  • Menganalisis hubungan berbanding terbalik antara ฮ”t dan F pada impuls yang tetap, lalu mengaitkannya dengan rancangan alat keselamatan.

  • Menguji hukum kekekalan momentum pada tumbukan satu dimensi dan dua dimensi.

  • Membedakan tumbukan lenting sempurna, lenting sebagian, dan tak lenting berdasarkan koefisien restitusi serta perubahan energi kinetik.

1Momentum

Momentum adalah ukuran "kesulitan menghentikan" sebuah benda yang bergerak. Truk yang merayap pelan bisa lebih sulit dihentikan daripada sepeda yang melaju kencang, karena momentum bergantung pada massa sekaligus kecepatan.

Momentum
p = m ยท v
satuan kgยทm/s, arah mengikuti arah v
Sistem banyak benda
ฮฃp = mโ‚vโ‚ + mโ‚‚vโ‚‚
dijumlahkan sebagai vektor
โš ๏ธMomentum adalah vektor. Dua kereta bermassa sama yang bergerak berlawanan dengan laju sama punya momentum total nol, walaupun keduanya jelas bergerak.
2Impuls

Impuls adalah "suntikan" momentum: gaya yang bekerja selama selang waktu tertentu. Semakin lama gaya bekerja, semakin besar perubahan momentum yang dihasilkan.

Impuls
J = F ยท ฮ”t
satuan Nยทs
Teorema impuls-momentum
J = ฮ”p = mยทvโ‚‚ โˆ’ mยทvโ‚
Nยทs dan kgยทm/s setara
๐Ÿ”‘Inti seluruh lab ini: untuk ฮ”p yang sama, memperbesar ฮ”t berarti memperkecil F. Rumusnya F = ฮ”p / ฮ”t.
3Gaya Rata-rata dan Grafik Fโ€“t

Pada kenyataannya gaya tumbukan tidak tetap: ia melonjak lalu turun dalam sepersekian detik. Luas daerah di bawah grafik gaya terhadap waktu sama dengan impuls total. Dua tumbukan bisa memiliki luas yang persis sama, namun bentuknya berbeda โ€” satu tinggi dan sempit, satu lagi rendah dan lebar.

๐ŸฅšTelur pecah bukan karena impulsnya besar, melainkan karena gaya puncaknya melewati batas kekuatan cangkang. Menangkap sambil menarik tangan ke bawah melebarkan grafik Fโ€“t sehingga puncaknya turun, padahal luasnya tetap.

Prinsip yang sama dipakai oleh kantung udara mobil, sarung tinju, matras pesenam, tali pengaman pemanjat tebing, dan lutut yang kita tekuk saat mendarat dari lompatan.

4Kekekalan Momentum

Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, momentum total sebelum dan sesudah tumbukan selalu sama โ€” berapa pun jenis tumbukannya.

Kekekalan momentum
mโ‚vโ‚ + mโ‚‚vโ‚‚ = mโ‚vโ‚โ€ฒ + mโ‚‚vโ‚‚โ€ฒ
berlaku untuk semua jenis tumbukan
โœ”๏ธPerhatikan penanda putih pada Neraca Momentum di panel data. Meskipun kedua segmen berubah panjang saat tumbukan, penanda total tidak bergeser.
5Koefisien Restitusi

Koefisien restitusi e mengukur seberapa "memantul" sebuah tumbukan, yaitu perbandingan laju berpisah terhadap laju mendekat.

Restitusi
e = โˆ’(vโ‚โ€ฒ โˆ’ vโ‚‚โ€ฒ) / (vโ‚ โˆ’ vโ‚‚)
  • e = 1 lenting sempurna โ€” energi kinetik tetap.

  • 0 < e < 1 lenting sebagian โ€” sebagian energi berubah jadi panas, bunyi, dan perubahan bentuk.

  • e = 0 tak lenting sama sekali โ€” kedua benda menempel dan bergerak bersama.

๐Ÿ’กMomentum tetap kekal pada ketiga kasus. Yang tidak kekal adalah energi kinetik.
6Bagaimana Kamera Mengukur ฮ”t Kontak

Kamera menangkap 21 titik penanda pada tiap telapak tangan lewat pustaka MediaPipe Hands. Pusat telapak dipakai sebagai posisi bantalan, dan lebarnya dihitung dari rentang antara pangkal telunjuk dan pangkal kelingking.

Selama telur menempel di bantalan, kecepatan telur disamakan dengan kecepatan telapak tanganmu yang sebenarnya. Program mencatat waktu sejak sentuhan pertama sampai telur benar-benar berhenti โ€” itulah ฮ”t yang tampil di layar. Gaya sesaat dihitung tiap gambar sebagai F = mยท|ฮ”v/ฮ”t| + mยทg, dan gaya puncaknyalah yang menentukan telur selamat atau pecah.

๐Ÿ“Angka ฮ”t yang kamu lihat bukan hasil rekaan program, melainkan hasil pengukuran gerak tanganmu sendiri di depan kamera.

Prosedur Percobaan

Tiga percobaan berurutan. Kerjakan dari atas ke bawah agar alurnya masuk akal.

โš™๏ธPersiapan
1
Siapkan ruang gerak

Berdiri atau duduk sekitar satu meter dari kamera sehingga kedua tangan muat dalam bingkai. Pastikan ruangan cukup terang dan latar belakang tidak terlalu ramai.

2
Aktifkan kamera

Buka panel kanan, tekan Aktifkan Kamera, lalu izinkan akses saat browser meminta. Tunggu sampai lampu indikator berubah hijau.

3
Kenali bantalanmu

Angkat kedua telapak menghadap kamera. Dua bantalan akan muncul di panggung: jingga untuk tangan kiri, toska untuk tangan kanan. Tangan yang tidak terdeteksi berubah menjadi bantalan abu-abu bertanda KAKU.

4
Tanpa kamera?

Gerakkan tetikus atau sentuh layar di atas panggung. Bantalan kanan akan mengikuti penunjuk, sedangkan bantalan kiri tetap kaku sebagai pembanding.

APercobaan 1 โ€” Bantalan Impuls
1
Atur variabel

Tetapkan massa telur 0,20 kg, tinggi jatuh 2,0 m, dan batas gaya pecah 12 N.

2
Tangkapan kaku

Angkat satu tangan saja, tekan โ‡• Dua untuk menjatuhkan telur di kedua sisi. Amati apa yang terjadi pada sisi yang kaku dan catat nilai ฮ”t serta F.

3
Tangkapan meredam

Pada sisi tangan yang aktif, saat telur menyentuh telapak, turunkan tangan perlahan mengikuti telur, seperti menerima telur sungguhan. Bandingkan ฮ”t dan F kedua sisi.

4
Ulangi dengan variasi

Ubah tinggi jatuh dan massa telur, masing-masing tiga kali percobaan. Catat semuanya di tabel pengamatan.

5
Amati grafik

Buka panel Data. Kurva utuh adalah tangkapan terakhir, kurva putus-putus adalah tangkapan sebelumnya. Bandingkan tinggi puncak dan lebarnya.

๐ŸŽฏSasaran percobaan: menemukan sendiri bahwa memperpanjang ฮ”t sekitar dua kali lipat memperkecil gaya puncak sekitar setengahnya, sementara impuls total tetap.
BPercobaan 2 โ€” Adu Tumbukan
1
Pilih mode

Tekan tombol ๐Ÿš‹ Adu Tumbukan di panel kiri. Dua kereta akan muncul di atas rel.

2
Dorong dengan tangan

Gerakkan telapak kiri ke kanan untuk mendorong kereta A, dan telapak kanan ke kiri untuk mendorong kereta B. Kecepatan kereta mengikuti kecepatan dorongan tanganmu.

3
Massa sama, lenting sempurna

Tetapkan mโ‚ = mโ‚‚ = 1,0 kg dan e = 1. Tumbukkan kedua kereta, lalu perhatikan apa yang terjadi pada kecepatan keduanya.

4
Massa berbeda

Ubah mโ‚‚ menjadi 4,0 kg dan ulangi. Catat p sebelum dan sesudah tumbukan.

5
Ubah jenis tumbukan

Ulangi percobaan untuk e = 0,5 dan e = 0. Perhatikan kolom energi kinetik pada tabel.

๐Ÿ‘€Awasi penanda putih di Neraca Momentum saat tumbukan terjadi. Kedua segmen warna berubah panjang, tetapi penanda putih diam di tempat. Itulah kekekalan momentum yang terlihat mata.
CPercobaan 3 โ€” Meja Biliar
1
Pilih mode

Tekan ๐ŸŽฑ Meja Biliar. Telapak tanganmu berubah menjadi dua pemukul bundar.

2
Pukul bola

Ayunkan telapak untuk menabrak bola. Semakin cepat ayunan, semakin besar impuls yang kamu berikan.

3
Amati vektor momentum

Panah putih dari titik pusat meja menunjukkan momentum total sistem. Perhatikan bahwa tumbukan antarbola tidak mengubah panah tersebut, sedangkan pukulan tanganmu dan pantulan dinding mengubahnya.

4
Uji restitusi

Turunkan e menjadi 0,3 dan bandingkan berapa lama bola bergerak dibanding saat e = 1.

๐Ÿง Pertanyaan pemantik: mengapa tangan dan dinding boleh mengubah momentum total, sedangkan tumbukan antarbola tidak? Jawabannya terletak pada definisi gaya luar.

Lembar Kerja Peserta Didik

Isi langsung di halaman ini. Jawabanmu tersimpan otomatis di peramban. โœ“ tersimpan

๐Ÿ“ŠTabel Pengamatan
NoModeMassa (kg)v masuk (m/s) ฮ”t (s)J (Nยทs)F (N)Hasil
โœ๏ธPertanyaan Analisis

a. Pada percobaan bantalan impuls, bandingkan ฮ”t dan F pada sisi kaku dengan sisi yang tanganmu ikut bergerak turun. Berapa kali lipat perbedaannya?

b. Hitung impuls J = mยทฮ”v untuk kedua sisi tersebut. Apakah nilainya berbeda jauh? Mengapa demikian, padahal hasil akhirnya berbeda?

c. Sebutkan tiga alat keselamatan di sekitarmu yang bekerja dengan prinsip memperpanjang ฮ”t, lalu jelaskan cara kerjanya dengan rumus F = ฮ”p/ฮ”t.

d. Pada percobaan adu tumbukan, tuliskan satu data lengkap: mโ‚, vโ‚, mโ‚‚, vโ‚‚ sebelum dan sesudah. Buktikan dengan perhitungan bahwa momentum total kekal.

e. Bandingkan energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan pada e = 1 dan e = 0. Ke mana perginya energi yang hilang?

f. Pada meja biliar, mengapa tumbukan antarbola tidak mengubah panah momentum total, sedangkan pukulan tanganmu mengubahnya?

๐ŸKesimpulan

Pengembang

Laboratorium maya ini dibangun sebagai bahan ajar terbuka untuk guru dan siswa di Indonesia.

๐ŸŽ“
Asep Panji Lesmana, S.S.

Kepala SMA Negeri 10 Depok ยท Bojongsari, Kota Depok, Jawa Barat

Duta Teknologi Kemendikdasmen Guru Duta Canva Alumni Program KLIC Aspal Edu
๐ŸŒLaman utama laboratorium: labmaya.id ยท Kanal tutorial teknologi pendidikan: Aspal Edu ยท Aksara Sunda: aksarasunda.my.id
๐Ÿ› Teknologi
  • MediaPipe Hands โ€” pelacakan 21 titik penanda untuk dua tangan sekaligus, dimuat dari CDN hanya ketika kamera dinyalakan.

  • Canvas 2D โ€” seluruh panggung, grafik, dan pratayang kamera digambar tanpa pustaka tambahan.

  • Web Audio API โ€” semua bunyi dibangkitkan langsung di peramban, tanpa berkas suara.

  • Satu berkas HTML โ€” bisa disalin ke flashdisk, dibuka luring, atau diunggah ke laman sekolah apa adanya.

๐Ÿ“Model Fisika
  • Integrasi gerak memakai langkah waktu tetap 1/120 detik agar hasil tetap sama pada layar 60 Hz maupun 120 Hz.

  • ฮ”t kontak diukur dari gerak tangan sungguhan, bukan angka yang ditetapkan lebih dulu.

  • Tumbukan satu dimensi memakai penyelesaian baku dengan koefisien restitusi; tumbukan dua dimensi diuraikan sepanjang garis hubung pusat.

  • Skala panggung 4 meter melintang, percepatan gravitasi 9,8 m/sยฒ.

๐Ÿ“„Penggunaan

Berkas ini boleh digunakan, diperbanyak, dan diadaptasi secara bebas untuk keperluan pembelajaran di sekolah mana pun. Bila dipakai untuk pelatihan atau lomba, mohon tetap mencantumkan sumbernya.

๐Ÿ”’Gambar kamera diproses sepenuhnya di dalam peramban. Tidak ada gambar, video, atau data siswa yang dikirim ke mana pun.