Impuls, momentum serta hubungannya

Daftar Isi

1.       Impuls

Apa yang menyebabkan suatu benda diam menjadi bergerak ? tentunya dengan adanya gaya. Bola yang diam akan bergerak ketika gaya tendangan bekerja pada bola. Gaya tendangan pada bola termasuk gaya kontak yang bekerja hanya dalam waktu yang singkat.

Gaya seperti itu di sebut gaya impulsif. Jadi, gaya impulsive mengawali suatu percepatan dan menyebabkan bola bergerak cepat dan makin cepat. Gaya impulsive mulai dari nilai nol pada saat t₁ bertambah nilainya secara cepat ke suatu nilai puncak dan turun drastic secara cepat ke nol pada saat t₂. Variasi gaya impulsif terhadap waktu ditunjukkan oleh grafik F – t pada gambar di bawah.

Makin lama gaya impulsive bekerja, makin cepat bola bergerak. Jika gaya impulsive yang berubah terhadap waktu kita dekati dengan suatu gaya rata-rata konstan F, kecepatan bola sesaat sesudah di tending (di kerjakan gaya impulsive) adalah sebanding dengan hasil kali gaya impulsive rata-rata dan selang waktu singkat selama gaya impulsive bekerja. Hasil kali gaya impulsif rata-rata (F) dan selang waktu singkat (Δt) selama gaya impulsive bekerja di sebut besaran impuls dan di beri lambang I, sehingga :

I = F.Δt = F (t₂-t₁)

Dimana :

I = impuls (Ns)

F= gaya (N)

Δt=selisih waktu (s)

Contoh soal :

Gaya sebesar 200 N bekerja selama 0,1 sekon pada benda yang diam. Berapakah impuls yang di berikan pada benda tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui : F = 200 N   Δt = 0,1 s

Ditanyakan : I =…?

Jawab : I = F.Δt

              I = 200 . 0,1 = 20 Ns

2.       Momentum

Momentum adalah ukuran kesukaran untuk menghentikan suatu benda yang sedang bergerak. Semakin sulit untuk menghentikan gerak benda, maka semakin besar momentum benda itu. setiap benda yang bergerak memiliki momentum. Kesulitan untuk menghentikan gerak benda bergantung pada massa dan kecepatan. Secara matematis, momentum di artikan sebagai hasil kali antara massa benda dengan kecepatan benda tersebut

P = m.v

Keterangan :

P= momentum (kg m/s)

m= massa benda (kg)

 v= kecepatan benda (m/s)

momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar atau nilai, momentum juga mempunyai arah yang sama dengan kecepatannya.

Contoh soal :

Seekor serangga bermassa 22 gram terbang dengan kecepatan 80 m/s. tenrukan besar momentum serangga tersebut!?

Diketahui : m= 22 gram = 0,022 kg

                     V= 80 m/s

Ditanyakan : p =…?

Jawab : p=mv

              p= 0,022 kg . 80 m/s = 1,76 kg m/s

3.       hubungan impuls dan momentum

besarnya impuls sangat sulit untuk di ukur secara langsung. Namun ada cara yang lebih mudah untuk mengukur impuls, yaitu dengan bantuan momentum.

Ketika pada suatu benda bermassa m bekerja gaya F konstan, maka setelah selang waktu Δt benda tersebut akan bergerak dengan kecepatan sebesar :

V_t = v₀ + a. Δt maka a = (v_t – v₀)/Δt

Menurut hukum II newton, apabila suatu benda di kenal suatu gaya, benda akan di percepat.

F= ma

a= F/m

di mana :

a= percepatan (m/s²)

F=gaya (N)

m=massa benda (kg)

apabila kedua persamaan tersebut di substitusikan maka akan di peroleh:

F = m ( v_t - v₀ )/Δt

F.Δt = mv_t-mv₀

Oleh karena F.Δt merupakan impuls = I

                       mv_t momentum akhir = p

                       mv₀ momentum awal = p₀

persamaan di atas dapat di tulis menjadi :

I= p-p₀ atau I=Δp

Contoh soal :

Bola kasti bermassa 145 gram di lempar dengan kecepatan 39 m/s ternyata dapat di pukul balik hingga mencapai kecepatan 52 m/s. hitunglah impuls yang terjadi pada bola kasti !

Penyelesaian :

Diketahui : m= 145 gram = 0,145 kg

                     v₀= 39 m/s

                     v_t= 52 m/s

ditanya : I=…?

Jawab:

I =Δp

F.Δt=mv₁-mv₀

        = (0,145 . 52) – (0,145 . 39)

        =1,885 Ns