Amali Fizik 3 Rafiuddin

LAPORAN AMALI FIZIK SCE 1024

NAMA : RAFIUDDIN BIN AHMAD SAMAWE NOMBOR ANGKA GILIRAN: 20017122310072 BILANGAN AMALI : 3 TAJUK AMALI : PRINSIP KEABADIAN MOMENTUM TARIKH HANTAR LAPORAN : 13/09/2017 AHLI KUMPULAN : NUR NASUHA BINTI AZMI NUR JUWAINA BINTI MAHADHIR NAJIHAH BINTI ABDULLAH RAFIUDDIN BIN AHMAD SAMAWE MOHAMAD SYAHMI BIN CHE ZAINUDIN

SCE 1024 FIZIK EKSPERIMEN 4: PRINSIP KEABADIAN MOMENTUM

TUJUAN: Untuk mengira prinsip keabadian momentum dalam perlanggaran kenyal, perlanggaran tak kenyal, dan letupan. McGill and King (1995). OBJEKTIF : 1 memahami prinsip keabadian momentum melalui perlanggaran kenyal , tak kenyal dan letupan . 2. membandingkan keputusan data dengan teori . 3. membuat perhitungan ketidak pastian (uncertainty ) .

TEORI: Teori prinsip keabadian momentum Momentum adalah suatu jisim yang bergerak dengan halaju tertentu . Hand, Louis N.; Finch, Janet D. (1998 ). jika suatu objek berjisim m , kg dengan bergerak dengan halaju v ms -1 maka momentumnya ditakrifkan sebagai hasil darab jisim dengan halaju , p = mv.Lerner, Rita G.; Trigg, George L., eds. (2005). Unit si bagi momentum ialah kg ms1 atau Ns .Jumlah momentum sistem tertutup adalah sama Acheson, D. J. (1990). Apabila objek berlanggar , jumlah momentum sebelum perlanggaran adalah sama seperti selepas perlanggaran . Ho-Kim, Quang; Kumar, Narendra; Lam, Harry C. S. (2004). ∑pbefore = ∑pafter 

prinsip keabadian tenaga merupakan hukum newton ketiga . momentum adalah kuantiti vector iaitu mempunyai magnitude dan arah . momentum yang bergerak dalam arah yang bertentangan mestilah bernilai positif. Z.Y.Wang (2016).

Momentum terdiri daripada pelanggaran kenyal , tak kenyal dan letupan 

Pelanggaran kenyal dan tak kenyal

Pelanggaran kenyal adalah perlanggaran di mana tenaga kinetik terabadi . dalam pelanggaran kenyal anatara dua objek , kedua-dua objek bergerak berasingan selepas pelanggaran berlaku Daniel Garber (1992). Perlanggaran tidak kenyal apabila tenaga kinetic tidak terabadi . dalam pelanggaran tak kenyal antara dua objek , selepas

perlanggaran kedua-dua objek bergerak bersama-sama

dengan halaju yang sama

Barnett, Stephen M. (2010). Untuk perlanggaran kenyal dan tak kenyal momentum linear terabadi dan tenaga juga terabadi .

Rajah berikut menunjukkan dua objek A dan B dengan jisim M1 dan M2 sebelum dan selepas perlanggaran berlaku .

Momentum sebelum m1v1i+m2v2i=momentum selepas =m1v1f+m2v2

Jumlah momentum sebelum dan selepas tidak sama . tenaga kinetik tak terabadi Objek bergerak Bersama-sama selepas perlanggaran 

Letupan

Objek melekat Bersama-sama sebelum perlanggaran dan bergerak berasingan selepas perlanggaran tenaga kinetik terabadi .

Formula bagi letupan

HIPOTESIS: momentum diabadikan dalam perlanggaran kenyal, perlanggaran tak kenyal dan letupan BAHAN: Pita detik, kertas karbon, plastisin RADAS: Landasan, troli, piston berspring, jangka masa detik,bekalan arus ulang alik (12V), wayar penyambung PROSEDUR: Prosedur : A) 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 dan pita detik hanya dilekatkan pada troli A. 3. Troli A akan ditolak sedikit apabila jangka masa detik dibuka 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 dan direkodkan untuk menghitung halaju awal troli A sebelum perlanggaran dan halaju sepunya bagi gabungan troli A dan B selepas perlanggaran. 5. Momentum sebelum dan selepas perlanggaran dihitung dan direkodkan dengan menganggap jisim setiap troli adalah 1 kg. B) Perlanggaran kenyal 1. Troli A dengan omboh piston diletakkan di hujung landasan yang lebih tinggi manakala troli B diletakkan di hujung landasan yang lebih rendah. Pita detik dilekatkan pada kedua-dua troli itu. 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 perlanggaran, troli-troli itu bergerak berasingan dan pita detik digunakan untuk menghitung halaju troli A dan B sebelum dan selepas perlanggaran. 4. Dengan menganggap jisim setiap troli ialah 1 kg, momentum sebelum dan selepas perlanggaran dihitung dan direkodkan dalam jadual.

C) Letupan 1. Troli A dan B dirapatkan di atas satu permukaan yang rata dan piston berspring pada troli A dimampat. Titik pada mampatan troli A dan B ditanda di atas permukaan . 2. Troli A dan B dilepaskan dan jam randik untuk pengiraan masa bagi kedua-dua troli dimulakan. 3. Kedua-dua masa troli A dan B dihentikan apabila troli A dan B berhenti bergerak selepas berlaku letupan. 4. Jarak antara titik mampatan troli dan titik troli A dan B berhenti direkodkan . Masa untuk kedua-dua troli sampai ke titik berhenti direkodkan. 5.

Momentum sebelum dan selepas letupan dihitung dan direkodkan dengan menganggap jisim setiap troli adalah 1 kg.

REKOD DATA DAN ANALISIS: Perlanggaran kenyal Sebelum Jisim (m/kg)

perlanggar an Halaju awal (u/cm s-1)

Troli A

1

0. 43

Troli B

2

0.88

0.043 0.1

Halaju awal troli A = Halaju awal troli B =

=0. 43ms-1

0.088 0.1

= 0.88,s-1

Halaju akhir troli A =

0.068 0.1

= 0.68ms-1

Halaju akhir troli B =

0.041 0.1

= 0.41ms-1

Jumlah momentum M1u1+m2u2 (kg ms-1)

Selepas

perlanggaran

Halaju akhir (v/ms-1)

Jumlah momentum M1v1+m2v2 (kg ms-1)

0.68 2.19

0.41

= 1.5

Jumlah momentum sebelum = (1)(0.43) + (2)(0.88) = 2.19 kgms-1 Jumlah momentum selepas = (1)(0.68)+(2)(0.41)= 1.5 kg ms-1 2.19 ≈ 1.5 Perlanggaran tak kenyal Sebelum

perlanggaran

Jisim (m/kg)

Halaju awal (u/cm s-1)

Troli A

1

0.11

Troli B

1

0

0.011 0.1

Halaju awal troli A =

Selepas

perlanggaran

Jumlah momentum M1u1+m2u2 (kg ms-1)

Halaju akhir (v/ms-1)

Jumlah momentum (M1+m2)v (kg ms-1)

(1)(0.11) + (1)(0)

0.63

(1+ 1)0.63

= 0.11

0. 63

= 1.26

= 0.11ms-1

Halaju awal troli B =0ms-1 Halaju akhir troli A =

0.063 0.1

= 0.63ms-1

Halaju akhir troli B =

0.063 0.1

=0. 63ms-1

Jumlah momentum sebelum = (1)(0.11) + (1)(0)=0.11 kgms-1 Jumlah momentum selepas =(1+ 1)0.63=1.26kgms-1 0.11 ≈ 1.26

Letupan

Troli Masa yang diambil (s) Jarak toli bergerak (m)

Troli 1(berspring) 1.45 1.07

Troli 2 1.4 1.13

1.07

V1 =1.45 = 0.7379 ms-1 V2 =

1.13 1.4

= -0.8071 ms-1 M1V1 = M2V2 (1)(0.7379) = (1)(0.8071) 0.7379 ≈ 0.8071 PERBINCANGAN: Prinsip keabadian momentum boleh ditakrifkan apabila dalam suatu sistem yang terdiri daripada beberapa objek yang bertindak balas, jumlah momentum adalah tetap jika tiada daya luar yang bertindak ke atas sistem itu (Lim Ching Chai, Poh Liong Yong, Chia Song Choy, 1993). Aplikasi prinsip ini dapat dilihat dalam perlanggaran kenyal dan perlanggaran tidak kenyal. Prinsip keabadian momentum juga boleh diaplikasikan dalam letupan (Chong Chee Sian, 2012)

Dalam melaksanakan amali ini, jangka masa detik digunakan sebagai radas untuk menentukan masa, sesaran dan halaju troli selepas sesuatu perlanggaran. Pita detik berdetik 50 titik per saat = frekuensi 50 Hz ( 50 titik yang dihasilkan dalam 1 saat )

Oleh itu, tempoh, T = 1/f = 1/50 =0.02 s Maka setiap 0.02s, setiap titik dihasilkan diatas pita. Oleh yang demikian, masa yang diambil untuk satu jalur ialah 0.2s (Yap Eng Keat, Talib Ideris, Shima Isma Yatim, 2015) berdasarkan 5 detik didarabkan dengan 0.02s yang merupakan masa bagi satu detik. Kami mendapati momentum sebelum dan selepas tidak sama . ini disebabkan oleh terdapat beberapa ralat ketika melakukan eksperimen misalnya landasan yang digunakan mempunyai daya geseran manakala troli pula mungkin mempunyai jisim yang sedikit berbeza .

Dalam eksperimen perlanggaran tidak kenyal, plastisin digunakan untuk mencantumkan dua troli yang berlanggar selepas perlanggaran tersebut. Selepas perlanggaran, kedua-dua troli akan bersama-sama bergerak dengan halaju yang sama. Kami mendapati bahawa dalam perlanggaran ini, momentum, tenaga kinetik terabadi manakala jumlah tenaga tidak terabadi dan troli-troli yang berlanggar bergerak bersama-sama (Lim Ching Chai, Poh Liong Yong, Chia Song Choy, 1993). Piston berspring digunakan untuk memisahkan troli-troli selepas perlanggaran dalam eksperimen mengkaji perlanggaran kenyal. Kami mendapati bahawa dalam perlanggaran tersebut, momentum, tenaga kinetik dan jumlah tenaga telah terabadi dan troli-troli yang berlanggar bergerak berasingan (Lim Ching Chai, Poh Liong Yong, Chia Song Choy, 1993). Halaju dalam perlanggaran ini juga dipengaruhi oleh kecondongan landasan. Kami menggunakan landasan kayu sebagai landasan untuk troli bergerak tetapi permukaan landasan yang kasar telah menambahkan daya geseran pada troli. Cara mengurangkan daya geseran pada troli ialah dengan melicinkan permukaan landasan dengan kertas pasir ataupun dengan meletakkan bedak talkum. Seterusnya, kami mendapati bahawa dalam eksperimen mengkaji prinsip keabadian momentum dalam letupan ialah halaju kedua-dua troli adalah sama magnitud tetapi bertentangan arah. Troli A bergerak ke kanan, maka troli A mempunyai halaju positif manakala troli B bergerak ke kiri, maka troli B mempunyai halaju negatif. Ketiga-tiga perlanggaran ini dapat disimpulkan bahawa jumlah momentum objek sebelum perlanggaran adalah sama dengan jumlah momentum selepas perlanggaran (Yap Eng Keat, Talib Ideris, Shima Isma Yatim, 2015).

KESIMPULAN Dengan menganalisis data yang diperoleh didapati jumlah momentum sebelm pelanggaran adalah sama dengan jumlah momentum selepas pelanggaran (Nancy hall 2015). Dalam eksperimen sebenar nilai momentum selepas pelanggaran lebih kecil dengan nilai momentum selepas pelanggaran kerana sebahagian tenaga kinetic troli telah bertukar ke tenaga bunyi dan haba . Seterusnya , bagi pelanggaran tak kenyal jumlah momentum sebelum pelanggaran adalah tidak sama dengam jumlah momentum selepas perlanggaran . Tenaga kinetic tak terabadi bagi perlanggaran ini menyebabkan kedua objek mempunyai

halaju akhir yang sama selepas perlanggaran . Akhir sekali , letupan jumlah momentum sebelum dan selepas adalah sama . Jumlah momentum sebelum perlanggaran adalah sifar kerana kedua-dua troli berada dalam keadaan pegun . momentum diabadikan dalam letupan .

RUJUKAN: 1. McGill and King (1995). Engineering Mechanics, An Introduction to Dynamics (3rd ed.). PWS Publishing Company. 2. Hand, Louis N.; Finch, Janet D. (1998). Analytical mechanics (7th print ed.). Cambridge, England: Cambridge University Press. Chapter 4. 3. Lerner, Rita G.; Trigg, George L., eds. (2005). Encyclopedia of physics (3rd ed.). Weinheim: WileyVCH-Verl . 4. Acheson, D. J. (1990). Elementary Fluid Dynamics. Oxford University Press. 5. Ho-Kim, Quang; Kumar, Narendra; Lam, Harry C. S. (2004). Invitation to Contemporary Physics (illustrated ed.). World Scientific. 6. Z.Y.Wang (2016). "Generalized momentum equation of quantum mechanics". Optical and Quantum Electronics. 7. Daniel Garber (1992). "Descartes' Physics". In John Cottingham. The Cambridge Companion to Descartes. Cambridge: Cambridge University Press. 8. Barnett, Stephen M. (2010). "Resolution of the Abraham-Minkowski Dilemma". Physical Review Letters. 9. Khan academy (2016) https://www.khanacademy.org/science/physics/linearmomentum/momentum-tutorial/a/what-is-conservation-of-momentum 10. Nancy hall (2015) ,national astrounautics and admistration https://www.grc.nasa.gov/www/k12/airplane/conmo.html