Hubungan Momentum dan Impuls beserta Contoh Soal
Penerapan konsep impuls dan momentum sebenarnya banyak sekali. Salah satu contoh adalah pada peluncuran roket dari pangkalan peluncuran. Pada keadaan awal roket diam dan sesudah pembakaran bahan bakar maka roket akan bergerak meninggalkan landasan. Pada kejadian ini berlaku hukum kekekalan momentum.
Impuls
Pernahkah kalian mengamati permainan bulu tangkis? Pada saat pemain bulu tangkis memukul kok atau shuttlecock dengan raketnya, dan dengan gaya tertentu maka raket menyentuh kok dalam waktu yang singkat saja. Kemudian, kok akan bergerak kembali sesuai dengan arah pukulan sang pemain.
"Hasil kali antara gaya dan selang waktu yang bekerja pada benda disebut impuls."
Satuan SI untuk impuls adalah Newton-sekon (Ns). Persamaan impuls dapat ditulis sebagai berikut:
Keterangan:
- I = impuls (Ns)
- F = gaya yang bekerja (N)
- Δt = selang waktu atau lama gaya yang bekerja pada benda (s)
Pada impuls lama gaya bekerja pada benda ditulis dalam Δt dan bukan t saja, karena waktu yang terjadi cukup singkat atau kurang dari 1 detik.
Momentum
Jika kalian ingin menancapkan paku pada sebuah papan kayu, apa hal penting yang harus kalian lakukan? Pasti kalian akan memilih cara yang mudah supaya paku tersebut bisa menancap pada kayu.
Cara yang mudah itu seperti memakai massa palu yang lebih besar atau dengan mengayunkan palu lebih cepat.
Nah, faktor massa dan kecepatan dari suatu benda disebut jumlah gerak atau dalam fisika disebut momentum. Jadi, apa sih yang dimaksud dengan momentum itu?
"Momentum adalah jumlah gerak yang besarnya berbanding dengan massa dan kecepatan."
Sehingga dapat dirumuskan seperti berikut:
Keterangan:
- p = momentum (kgm/s)
- m = massa benda (kg)
- v = kecepatan benda (m/s)
Hubungan Impuls dan Momentum
Jika sebelumnya sudah diketahui persamaan dari impuls adalah I = F.Δt dan dalam hukum kedua Newton F = m.a dengan a = vt–vo/Δt ,sehingga F = m.vt–vo/ Δt.
Jadi, secara sederhana hubungan antara impuls dan momentum dapat ditulis sebagai berikut:
Keterangan:
- I = Δp atau F.Δ = mv1–mv2
- mv1 = momentum mula-mula
- mv2 = momentum benda setelah Δt sekon
- F. Δt = Impuls
Dari analisis diatas hubungan antara impuls dan momentum dapat disimpulkan sebagai berikut:
"Besarnya impuls yang bekerja/dikerjakan pada suatu benda sama dengan besarnya perubahan momentum pada benda tersebut."
Agar lebih memahami tentang materi impuls dan momentum, kalian dapat menyimak soal di bawah ini.
Contoh soal:
No.1Seorang pemain tenis memukul bola tenis dengan gaya 160 N dan waktu gaya bekerja pada bola adalah 0,4 detik. Tentukan besarnya impuls!
Penyelesaian:
Diketahui:
F = 160 N
Δt = 0,2 s
Ditanya: I = ?
Jawab:
I = F. Δt
= 160 . 0,4
= 64 Ns
Jadi, besarnya impuls adalah 64 Ns
No.2Seorang pengendara motor mengendarai motornya dengan kecepatan 80 km/jam, jika massa total motor dan pengendara adalah 170 kg, tentukan besarnya momentum.
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 170 kg
v = 80 km/jam
= 80.000 / 3.600
= 22,22 m.s-1
Ditanya: p = ?
Jawab:
p = m.v
= 170 . 22,22
= 3777,4 kgm/s
= 3,7774 x 10-3 Kgm/s
Jadi, besarnya momentum adalah 3,7774 x 10-3 kgm/s
No.3
Sebuah bola tenis memiliki massa 400 gram dengan kecepatan 6 m/s. Setelah dipukul, ternyata bola bergerak dengan kecepatan 30 m/s berlawanan arah semula. Jika lama gaya bekerja pada bola adalah 0,2 detik, tentukan:
a. Impuls atau perubahan momentum
b. Gaya yang bekerja pada bola tenis
Penyelesaian:
Diketahui:
m = 400 gram = 0,4 kg
v1 = 6 m/s
v2 = -30 m/s (berlawanan dengan arah semula)
Δt = 0,2
Ditanya:
a. I = ?
b. F = ?
Jawab:
a. Impuls atau perubahan momentum
I = F.Δt
= m.(v2–v1)
= 0,4.(-30–6)
= 0,4.(-36)
= -14,4
b. Gaya yang bekerja pada bola tenis
I = F. Δt
-14,4 = F. Δt
F = -14,4 / 0,2
= -72
Jadi, besar gayanya adalah 60 N berlawanan arah dengan arah bola semula.
