Pengertian Momentum dan Impuls, Rumus, Contoh Soal dan Jawaban Momentum dan Impuls Lengkap – Apabila kalian berada di dalam mobil bus yang sedang bergerak dengan kecepatan cepat, lalu direm secara mendadak, pasti kalian merasakan bahwa badan kalian terlempar ke depan. Hal ini akibat adanya sifat kelembaman, Kelembaman adalah sifat untuk mempertahankan keadaan semula yaitu dalam keadaan bergerak. Hal yang sama juga dirasakan pada sopir yang berusaha mengerem tersebut. Jika sopir bus mengerem/memberhentikan bus secara mendadak, harus memberikan gaya yang lebih besar. Untuk itu kali ini kita akan membahas mengenai momentum. Selain momentum kita juga akan membahas tentang impuls dan juga tumbukan berikut selengkapnya:
Momentum
Pengertian Momentum
Momentum adalah perkalian antara massa benda dengan kecepatan benda tersebut. Momentum merupakan besaran turunan yang muncul karena ada benda bermassa yang bergerak. Dalam fisika Momentum ini dilambangkan dengan huruf “P”. Secara sistematis, momentum dirumuskan sebagai berikut:
P = m . v
Keterangan:
P = momentum (kg.m.s-1)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m.s-1)
Momentum adalah besaran vector. Untuk itu, jika ada beberapa vektor momentum dijumlahkan, harus dijumlahkan secara vektor. Misalnya ada dua buah vektor momentum p dan p2 membentuk suatu sudut α. Jadi jumlah momentum kedua vektor dijumlahkan secara vektor, seperti yang dilihat dari gambar dibawah ini. Besar vektor p dirumuskan sebagai berikut:
(penjumlahan momentum mengikuti aturan penjumlahan vektor)
Hubungan momentum dengan energi kinetik
Energi kinetik suatu benda yang bermassa m dan bergerak dengan kecepatan v, dirumuskan menjadi:
Besarnya ini dapat dinyatakan dengan besarnya momentum linear p, denga mengalikan persamaan energi kinetik dengan: m/m
Impuls
Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan lamanya gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis dibawah ini:
I = F . ∆t
Keterangan:
F = gaya (N)
Δt = selang waktu (s)
I = impuls (N.s)
Besar gaya disini konstan. Jika besar gaya tidak konstan maka penulisannya akan berbeda. Maka dari itu dapat menggambarkan kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan t. jika pada benda bekerja gaya konstan F selang waktu t1 dan t2 maka kurva antara F dan t bisa dilihat seperti contoh gambar dibawah ini:
(kurva yang menyatakan hubungan anatara F dengan t. luas daerah yang di arsir menyatakan besarnya impuls)
Luasan yang diarsir sebesar F.(t2-t1) atau I, yang sama denga impuls gaya. Impuls gaya merupakan besaran vektor, maka dari itu perhatikan arahnya.
Impuls sama dengan perubahan momentum
Sebuah benda bermasa m mula-mula bergerak dengan kecepatan v1 dan kemudian pada benda bekerja gaya sebesar F searah kecepatan awal selama ∆t, dan kecepatan benda menjadi v2.
Untuk menjabarkan hubungan antara impuls dengan perubahan momentum,akan kita ambil arah gerak mula-mula sebagai arah positif dengan menggunakan hukum newton II.
F = m. a
F= m (v2 – v1 ) ∆t
F. ∆t = m. v2 – m. v1
Ruas kiri merupakan impuls gaya dan ruas kanan menunjukan perubahan momentum. Impuls gaya pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda tersebut. Secara sistematis dituliskan seperti:
F ∆t = m. v2 – m v1
I = p2 – p1
I = ∆p
I = m.v1 – m.v2
I= m (v1 – v2)
Hubungan Impuls dan Momentum
Salah satu hukum newton mengatakan bahwa gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perkalian massa dengan percepatannya.
F = m.a
Jika di masukkan ke rumus I = F. Δt
I = F. Δt
I = m.a (t2-t1)
I = m v/t (t2-t1)
I = m.v1 – mv2
Jadi dapat disimupulkan bahwa “Besarnya impuls yang bekerja/dikerjakan pada suatu benda sama dengan besarnya perubahan momentum pada benda tersebut.”
Tumbukan dan Hukum Kekekalan Momentum
Pada sebuah tumbukan selalu melibatkan paling sedikit dua buah benda. Misalkan bila biliar A dan B. waktu belum terjadi tumbukan bila A,bergerak mendatar ke kanan dengan momentum mAvA , dan bola B bergerak ke kiri dengan momentum mBvB.
( tumbukan dua buah benda)
Momentum sebelum tumbukan, dirumuskan sebagai berikut:
P = mAvA + mBvB
Momentum sesudah tumbukan , dirumuskan sebagai berikut:
P’ = mAv’A + mBv’B
Sesuai dengan hukum kekelan energi maka pada momentum juga berlaku hukum kekekalan dimana momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan sama.
Maka dari itu dapat diambil kesimpulan bahwa pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan tetap asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda tersebut.
Pernyataan ini yang dikenal sebagai hukum kekekalan momentum linier. Secara matematis untuk dua benda yang bertumbukan dapat ditulis seperti dibawah ini:
PA + PB = P’A + P’B
Atau
mAvA + mBvB = mAv’A + mBv’B
Jenis-Jenis Tumbukan
Jika ada dua benda yang saling bertumbukan dan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda tersebut, maka berlaku hukum kekekalan momentum. Namun, energi kinetik totalnya biasanya berubah. Hal ini diakibatkan karena adanya perubahan energi kinetik menjadi bentuk kalor dan atau bunyi pada saat tumbukan. Jenis tumbukan ini dinamakan tumbukan tidak lenting sebagian. Jika setelah tumbukan kedua benda bergabung, disebut tumbukan jenis tidak lenting sempurna. Ada pula tumbukan dengan energi kenetik total tetap. Tumbukan jenis ini dinamakan tumbukan lenting (sempurna). Maka secara garis besar jenis-jenis tumbukan dapat diklasifikasikan ke dalam:
1. Tumbukan lenting (sempurna)
2. Tumbukan tidak lenting sebagian
3. Tumbukan tidak lenting sempurna
Prinsip peluncuran roket
Jika meniup balon, lalu balon dilepaskan, maka akan kita amati bahwa balon tersebut akan terdorong ke arah yang berlawanan dari arah udara yang keluar dari balon. Prinsip terdorongnya roket akibat pancaran bahan bakar yang terbakar keluar, mirip dengan terdorongnya balon tersebut.
Bahan bakar yang ada di roket terbakar dan menyembur/keluar, mengakibatkan roket terdorong ke atas. Rata-rata gaya yang dikerjakan gas pada roket disebut gaya dorong. Pada roket ini, momentum sistem sebelum dan sesudah gas keluar tetap, dengan kata lain berlaku hukum kekekalan momentum.
Agar ketinggian yang dicapai roket makin besar, biasanya dipakai roket dengan beberapa tingkat. Perhatikan gambar diatas ini. Pada gambar a : menunjukkan sebuah roket yang terbang vertikal keatas dengan kecepatan v, massa mula-mula m. Pada gambar b : setelah waktu ∆t, bahan bakar keluar sebanyak dm, kecepatan gas relatif terhadap bumi v’, dan relatif terhadap roket vr, Pada momentum:
F . ∆t = P sesudah gas keluar – P sebelum gas keluar = (m-dm)(v+dv) +v’ dm – mv
F . ∆t = mv+mdv-vdm-dmdv+v’ dm-mv = mdv +dm(v’ –v)
karena dmdv mendekati nol (lihat gambar c)
vr = v’ – v
v’ = vr + v
sehingga:
F . ∆t = mdv +dm(vr + v –v) = mdv + vr dm
Secara matematis besarnya gaya dorong dapat ditulis seperti:
Keterangan:
F = gaya dorong (newton)
Vr = kecepatan semburan gas relative terhadap roket (m/s)
Dm/dt = laju massa gas buang (kg/s)
Jika masa roket mula-mula mo dan kecepatan awal vo = 0, setelah bahan bakar roket habis massa roket ma , serta kecepatan roket va, jadi secara matematis hubungan besar-besaran tersebut ialah:
Contoh Soal Momentum dan Impuls
Berikut beberapa contoh momentum dan impuls
1. Tria yang memiliki badan gemuk dengan berat badan 110 kg berlari dengan kecepatan tetap 72 km/jam. Berapa momentum dari Tria tersebut?
Jawab:
P = m.v
Kecepatan harus dalam m/s, 72 km/ jam = 72000/3600 = 20 m/s
P = 110 x 20 = 2.220 kg m/s
2. Chistiano Ronaldo mengambil tendangan bebas tepat di garis area pinalti lawan. Jika ia menendang dengan gaya 300 N dan kakinya bersentuhan dengan bola dalam waktu 0,15 sekon. Hitunglah berapa besar impuls yang terjadi!
Jawab:
I = F.Δ t
I = 300. 0,15 = 45 Nt
Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Pengertian Momentum dan Impuls, Rumus, Contoh Soal dan Jawaban Momentum dan Impuls Lengkap . Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca