Momentum dan impuls merupakan dua besaran vektor yang saling berkaitan antara dan hubungannya dapat dinyatakan dalam sebuah persamaan. Hubungan momentum dan impuls memenuhi persamaan perubahan momentum (Δp) sama dengan impuls (I). Seperti pada besaran vektor pada umumnya, momentum dan impuls memiliki nilai dan arah. Besar momentum dan impuls dapat dihitung melalui perhitungan dipengaruhi oleh beberapa besaran-besaran.
Besaran yang mempengaruhi nilai momentum adalah massa (m) dan kecepatan (v) benda. Sementara besaran yang mempengaruhi nilai impuls adalah gaya (F) dan selang waktu (t) dari kerja gaya tersebut. Satuan momentum dinyatakan dalam kgm/s dan satuan impuls dinyatakan dalam Ns.
Apa itu momentum? Apa itu impuls? Bagaimana persamaan yang menyetakan momentum dan impuls? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.
Baca Juga: Cara Menghitung Kecepatan Benda Setelah Tumbukan
Table of Contents
Pengertian Momentum
Momentum merupakan besaran yang dapat digunakan untuk menyatakan gerak karena momentum dimiliki oleh setiap benda yang bergerak. Besar momentum suatu benda bergerak dipengaruhi oleh massa (m) dan kecepatan (v) benda tersebut. Satuan momentum dinyatakan dalam kgm/s dengan simbolnya adalah p.
Perhitungan besar nilai momentum dapat diperoleh dari hasil kali antara massa benda (m) dan kecepatan (v) benda tersebut. Misalnya, sebuah mobil yang memiliki massa sebesar 1.500 kg bergerak dengan kecepatan 72 km/jam (atau 20 m/s). Momentum yang dimiliki mobil tersebut adalah 30.000 kgm/s.
Nilai momentum berbanding lurus (sebanding) dengan massa dan kecepatan. Semakin besar massa suatu benda maka semakin besar momentumnya. Begitu juga untuk kecepatan, semakin cepat gerak suatu benda maka semakin besar pula momentumnya.
Momentum merupakan kecenderungan benda yang bergerak untuk melanjutkan gerakannya pada kelajuan yang konstan. Semakin besar momentum sebuah benda yang sedang melaju maka akan semakin sulit untuk menghentikan benda tersebut. Sehingga, benda dengan nilai momentum yang semakin besar dapat mengalami tumbukan yang lebih besar jika mengenai benda lain.
Kondisi ini sesuai dengan kejadian dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada saat terjadi tabrakan/tumbukan sebuah mobil. Mobil dengan kecepatan lebih tinggi umumnya akan mengalami kerusakan yang lebih parah.
Baca Juga: Hukum Kekekalan Momentum
Pengertian Impuls
Gaya yang hanya bekerja dalam selang waktu yang sangat singkat disebut gaya impulsif. Contoh gaya impulsif terjadi pada benda yang awalnya diam kemudian diberikan gaya sehingga memiliki momentum (benda bergerak). Misalnya pada bola yang awalnya diam kemudian ditendang, maka bola tersebut akan bergerak dengan kecepatan tertentu.
Pengertian impuls dapat dikatakan sebagai gaya yang diperlukan untuk membuat sebuah benda tersebut bergerak dalam interval waktu tertentu. Satuan impuls dinyatakan dalam Ns. Besar nilai perkalian antara gaya (F) dan selang waktu (∆t) gaya itu bekerja pada benda sama dengan besar impuls.
Impuls dapat digunakan untuk menambah, mengurangi, dan mengubah arah momentum dalam satuan waktu. Selanjutnya, bahasan ini akan terkait dengan persamaan yang menyatakan hubungan antara momentum dan impuls.
Baca Juga: Hukum Gravitasi Newton
Hubungan Momentum dan Impuls
Impuls pada umumnya digunakan dalam peristiwa apabila gaya yang bekerja besar dan dalam waktu yang sangat singkat. Percepatan sesaat merupakan perubahan kecepatan per satuan waktu yang sangat singkat. Besar nilai percepatan sesaat dapat dihitung melalui persamaan a = ∆v/∆t dengan nilai ∆t sangat kecil.
Gaya yang mengenai sebuah benda bergerak akan membuat benda tersebut mrngalami percepatan yang nilainya sebanding dengan besar gaya. Semakin besar gaya yang mengenai benda tersebut maka percepatan benda tersebut akan semakin besar. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil gaya yang mengenai benda tersebut maka percepatan benda tersebut akan semakin kecil. Hubungan besar nilai gaya (F), massa benda (m), dan percepatan (a) benda dinyatakan melalui hukum II Newton, yaitu F = ma.
Gaya sebesar F yang bekerja pada sebuah benda dengan massa m selama t sekon yang memenuhi persamaan v0 = vt + a∆t. Substitusi nilai a = F/m yang sesuai hukum II Newton dalam persamaan tersebut akan menghasilkan persamaan yang menyatakan hubungan antara momentum dan impuls.
Ringkasnya, hubungan antara momentum dan impuls dinaytakan melalui persamaan impuls sama dengan perubahan momentum.
Baca Juga: Cara Hitung Kecepatan Peluru dengan Ayunan Balistik
Contoh Soal dan Pembahasan
Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!
Contoh 1 – Soal Momentum dan Impuls
Benda 100 gram bergerak dengan laju 5 m/s. Untuk menghentikan laju benda tersebut dalam waktu 0,2 dibutuhkan besar gaya F sebesar ….
A. 0,5 N
B. 1,0 N
C. 2,5 N
D. 10 N
E. 25 N
Pembahasan:
Berdasarkan informasi yang diberikan pada soal dapat diperoleh beberapa keterangan besaran dan nilainya seperti pada daftar berikut.
- Massa benda: m = 100 gram = 0,1 kg
- Laju benda: v = 5 m/s
- Selang saktu yang dibutuhkan: t = 0,2
Menghitung besar gaya yang dibutuhkan:
I = Δp
F×Δt = m×Δv
F×0,2 = 0,1 × (0 ‒ 5)
F×0,2 = 0,5
F = 0,5 : 0,2 = ‒2,5 N (tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya berlawanan dengan arah gerak benda)
Jadi, besar gaya F yang dibutuhkan sama dengan 2,5 N.
Jawaban: C
Contoh 2 – Soal Momentum dan Impuls
Sebuah bola voli bermassa 500 gram meluncur dengan kecepatan 10 m/s di atas lantai licin. Setelah mengenai tembok, bola berbalik arah dengan kecepatan 6 m/s. Besar perubahan momentum bola adalah ….
A. 8 Ns
B. 6 Ns
C. 4 Ns
D. 2 Ns
E. 1 Ns
Pembahasan:
Informasi pada soal memberikan beberapa keterangan besaran beserta nilainya seperti berikut.
- Massa bola voli: m = 500 gram = 0,5 kg
- Kecepatan bola voli awal: v1 = 10 m/s
- Kecepatan bola voli setelah mengenai tembol: v2 = ‒6 m/s (tanda negatif karena berlawanan arah)
Menghitung perubahan momentum (Δp) bola voli:
Δp = m × Δv
Δp = 0,5 × (‒6 ‒ 10)
Δp = 0,5 × (‒16) = 8,0 Ns
Jadi, besar perubahan momentum bola voli sama dengan Δp = 8,0 Ns.
Jawaban: A
Sekian ulasan materi pengertian momentum dan impuls, serta hubungan momentum dan impuls yang dinyatakan dalam sebuah persamaan. Terima kasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat!
Baca Juga: Penerapan Asas Black untuk Menyelesaikan Masalah Kalor