√ Momentum dan Impuls : Rumus, Contoh dan Jawabannya

Diposting pada

Pendahuluan

Momentum, Impuls, dan Hubungannya “Gunakan selalu sabuk pengaman”. Peringatan ini biasanya Anda jumpai di tepi jalan raya. Sabuk pengaman (seat belt) berguna mencegah seorang pengemudi berbenturan langsung dengan setir dan dinding depan mobil saat mobil mengalami kecelakaan.


Pada saat sabuk pengaman bekerja melindungi pengemudi, di situ terlibat prinsip-prinsip momentum dan impuls. Apa sebenarnya momentum dan impuls itu? Untuk mengetahuinya, pelajarilah bahasan berikut dengan saksama.

Momentum

Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Momentum merupakan hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. Karena kecepatan merupakan besaran vektor, maka momentum juga termasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda. Secara matematis, persamaan momentum dapat ditulis sebagai berikut.

Impuls

Impuls benda didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Impuls temasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah gaya. Untuk menghitung besar impuls dalam satu arah dapat Anda gunakan persamaan berikut.

Perhatikan Gambar 5.1! Impuls yang dilakukan oleh sebuah gaya besarnya sama dengan luas daerah di bawah grafik terhadap waktu (grafik F terhadap t). Misalnya, gaya 10 N bekerja selama selang waktu ∆t = 2 s. Impuls yang dilakukan gaya tersebut adalah 20 Ns. Luas daerah yang diarsir di bawah grafik F terhadap t sama dengan (10 N) × (2 s) = 20 Ns.

Hubungan Momentum dan Impuls Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan v0 . Kemudian dalam selang waktu t kecepatan benda tersebut berubah menjadi v. Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yang searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan ratarata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut.

Menurut definisi, percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan persatuan waktu. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut.

Jika t adalah waktu untuk mengubah kecepatan dari v0 menjadi v atau sama dengan lamanya gaya bekerja, maka dari kedua persamaan di atas Anda dapatkan persamaan sebagai berikut.

Persamaan di atas menyatakan bahwa impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya.

Berbagai contoh aplikasi impuls dan momentum dalam kehidupan sehari-hari, antara lain, sebagai berikut.

  1. Ketika sebuah truk dan sebuah sepeda menabrak pohon dengan kecepatan sama, truk akan memberikan efek yang lebih serius. Hal ini disebabkan perubahan momentum truk lebih besar dibandingkan dengan perubahan momentum sepeda (massa truk lebih besar).

  2. Ketika peluru ditembakkan dan batu dilemparkan ke sebuah papan, peluru akan merusak papan lebih serius karena perubahan momentum peluru lebih besar (kecepatannya lebih besar).

  3. Josan yang hendak memecahkan tumpukan kayu harus memberikan kecepatan yang tinggi pada tangannya agar impuls yang ditimbulkan besar. Kemudian ia harus menghantam kayu dengan waktu kontak yang sangat singkat agar gaya yang dirasakan kayu lebih besar.

  4. Seorang petinju yang tidak dapat menghindari pukulan lawannya berusaha mengurangi efek pukulan ini dengan memundurkan kepalanya mengikuti gerakan tangan lawan. Dengan demikian ia memperpanjang waktu kontak antara tangan lawan dengan kepalanya sehingga gaya yang ia rasakan lebih kecil.

  5. Orang yang jatuh di atas batu akan merasakan efek yang lebih besar dibandingkan jatuh di atas spon. Hal ini karena spon memberikan waktu tumbukan yang lebih lama dibandingkan dengan batu.

  6. Menendang batu terasa lebih sakit daripada menendang bola, walaupun massa batu dan bola sama. Ini terjadi karena selang waktu kontak antara kaki dengan bola lebih lama.

  7. Pejudo yang dibanting pada matras dapat menahan rasa sakit karena selang waktu kontak antara punggung pejudo dengan matras lebih lama sehingga pejudo menderita gaya impuls yang lebih kecil.

  8. Tabrakan antara dua mobil yang mengakibatkan kedua mobil saling menempel sesaat setelah tabrakan (waktu kontak lebih lama) kurang membahayakan dibandingkan dengan tabrakan sentral yang mengakibatkan kedua mobil saling terpental sesaat setelah tabrakan (waktu kontak lebih singkat).

Hukum Kekekalan Momentum

Huygens, ilmuwan berkebangsaan belanda, melakukan eksperimen dengan menggunakan bola-bola bilyar untuk menjelaskan hukum kekekalan momentum. Perhatikan uraian berikut. Dua buah bola pada Gambar 5.2 bergerak berlawanan arah saling mendekati. Bola pertama massanya m1 , bergerak dengan kecepatan v1 . Sedangkan bola kedua massanya m2 bergerak dengan kecepatan v2 . Jika kedua bola berada pada lintasan yang sama dan lurus, maka pada suatu saat kedua bola akan bertabrakan.

Dengan memperhatikan analisis gaya tumbukan bola pada Gambar 5.2, ternyata sesuai dengan pernyataan hukum III Newton. Kedua bola akan saling menekan dengan gaya F yang sama besar, tetapi arahnya berlawanan. Akibat adanya gaya aksi dan reaksi dalam selang waktu ∆t tersebut, kedua bola akan saling melepaskan diri dengan kecepatan masing-masing sebesar v’ 1 dan v’ 2 . Penurunan rumus secara umum dapat dilakukan dengan meninjau gaya interaksi saat terjadi tumbukan berdasarkan hukum III Newton

Persamaan di atas dinamakan hukum kekekalan momentum. Hukum ini menyatakan bahwa “jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan”. ketika menggunakan persamaan ini, Anda harus memerhatikan arah kecepatan tiap benda.

demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Momentum dan Impuls, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.