Dyah Kusuma Mauliyani (21060111130067)

MOMENTUM DAN IMPULS


8.1. Pendahuluan
Bila anda berada di dalam sebuah bus yang sedang bergerak cepat, kemudian direm mendadak, anda merasakan bahwa badan anda terlempar ke depan. Hal ini akibat adanya sifat kelembamam, yaitu sifat untuk mempertahankan keadaan semula yaitu dalam keadaan bergerak. Hal yang sama juga dirasakan oleh si sopir yang berusaha mengerem bus tersebut. Apabila penumpang busnya lebih banyak, pada saat sopir bus memberhentikan/mengerem bus secara mendadak, harus memberikan gaya yang lebih besar. Dalam bab ini akan dibicarakan mengenai momentum, yang merupakan salah satu besaran yang dimiliki oleh setiap benda yang bergerak.
Di dalam fisika, dikenal dua macam momentum, yaitu momentum linear (p) dan momentum angular (L). Pada bab ini hanya akan dibahas momentum linear. Selain momentum linear akan dibahas juga besaran Impuls gaya (I) dan hukum kekekalan momentum linear, serta tumbukan.

8.2. Pengertian Momentum
Istilah momentum yang akan dipelajari pada bab ini adalah momentum linear (p), yang didefinisikan sebagai berikut : Momentum suatu benda yang bergerak adalah hasil perkalian antara massa benda dan kecepatannya. Oleh karena itu, setiap benda yang bergerak memiliki momentum. Secara matematis, momentum linear ditulis sebagai berikut:
p = m v
p adalah momentum (besaran vektor), m massa (besaran skalar) dan v kecepatan (besaran vektor). Bila dilihat persaman (8.1), arah dari momentum selalu searah dengan arah kecepatannya.
Satuan Momentum
Menurut Sistem Internasional (SI)
Satuan momentum p = satuan massa x satuan kecepatan
= kg x m/s
= kg . m/s
Jadi, satuan momentum dalam SI adalah : kg.m/s
Momentum adalah besaran vektor, oleh karena itu jika ada beberapa vektor momentum dijumlahkan, harus dijumlahkan secara vektor. Misalkan ada dua buah vektor momentum p1 dan p2 membentuk sudut α, maka jumlah momentum kedua vektor harus dijumlahkan secara vektor. Besar vektor p dirumuskan sebagai berikut :


8.2.1. Hubungan Momentum dengan energi kinetik
Energi kinetik suatu benda yang bermassa m dan bergerak dengan kecepatan v adalah

Besarnya ini dapat dinyatakan dengan besarnya momentum linear p, dengan
mengalikan persamaan energi kinetik dengan : m/m


Contoh Soal :

1. Sebuah mobil dengan massa 2000 kg, mula-mula bergerak lurus dengan kecepatan awal 20 m/s ke utara. Setelah beberapa saat, mobil tersebut direm dan setelah 10 detik kecepatannya berkurang menjadi 5 m/s. Tentukan

a. Momentum awal mobil

b. Momentum mobil setelah direm. (setelah 10 detik)

c. Perubahan momentumnya setelah direm

Diketahui :
m = 2000 kg v = 5 m/s
v0 = 20 m/s t = 10 s

Ditanya : p0? pt? dan Δp?
Jawab
Karena momentum merupakan besaran vektor, maka harus ditetapkan terlebih dahulu arah positifnya (pemilihan ini boleh sembarang). Misalkan arah ke utara kita ambil sebagai arah positif. Oleh karena itu

a. Momentum awal mobil :
po = m vo
= 2000 kg x 20 m/s
= 40000 kg m/s
arah po ke utara

b. Momentum akhir :
pt = m vt
= 2000 kg x 5 m/s
= 10000 kg m/s
arah pt ke utara

c. Perubahan momentum bisa dinotasikan sebagai Δp :

Δp = pt – po
= 10000 kg m/s - 40000 kg m/s
= -3000 kg m/s
perubahan momentum mempunyai tanda negatif, berarti arahnya ke selatan



Catatan :
Bila kita ambil arah selatan sebagai arah positif dan utara sebagai arah negatif tanda po akan negatif, artinya ke utara (sesuai dengan jawaban a. yaitu arah ke utara) tanda pt akan negatif, artinya arahnya ke utara (sesuai dengan jawaban b. yaitu arah ke utara tanda Δp akan positif, artinya arahnya ke selatan (sesuai dengan jawaban c. yaitu arah ke selatan)


8.3. Impuls
Impuls didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dan lamanya gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis:
I = F . Δt
Besar gaya disini konstan. Bila besar gaya tidak konstan maka penulisannya akan berbeda (akan dipelajari nanti). Oleh karena itu dapat menggambarkan kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan t. Bila pada benda bekerja gaya konstan F dari selang waktu t1 ke t2 maka kurva antara F dan t adalah

Gambar 8.2 Kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan t.

Luas daerah yang diarsir menyatakan besarnya Impuls.
Luasan yang diarsir sebesar F x (t2 – t1) atau I, yang sama dengan Impuls gaya. Impuls gaya merupakan besaran vektor, oleh karena itu perhatikan arahnya
Satuan Impuls
Satuan Impuls I = satuan gaya x satuan waktu
Satuan I = newton x sekon
= N . s
= kg . m/s2 . s
= kg . m/s
Contoh Soal :

1. Sebuah bola bergerak dengan kecepatan 20 m/s kemudian dipukul dengan pemukul bola dengan gaya 2000 newton selama 0,001 sekon. Tentukan besarnya Impuls gaya pada bola.
Diketahui :
v = 20 m/s
F = 2 000 N
t = 0,001 s
Ditanya : I ?
Jawab :
Besarnya Impuls :
I = F . Δt
= 2000 newton x 0,001 sekon
= 2 N.s

Posted in: Fisika