Momentum dan Impuls Serta Contoh Soal

Pernahkah kamu menyaksikan orang yang sedang bermain bola? Atau mungkin kamu sendiri yang bermain bersama teman-temanmu. Tahukah kamu ketika kamu menendang bola dan teman mu menendang balik bola tersebut, maka bola akan bergerak berbalik arah atau bisa dikatakan jika bola akan kembali kepadamu. Bola tersebut mengalami perubahan kecepatan. Dari kecepatan awal Vo yang bergerak setelah kamu tendang dan berubah kecepatannya menjadi Vt ketika lawanmu menendang balik bolanya.

Daftar Isi

1 Momentum
2 Impuls
3 Tumbukan
4 Contoh Soal

Momentum

Momentum dapat diartikan sebagai suatu besaran pada benda yang bergerak dan mempunyai kecenderungan untuk melanjutkan geraknya dengan kecepatan konstan. Momentum ini merupakan besaran vektor. Dimana tergantung pada besarnya massa dan juga kecepatan pada benda. Dan arah momentum itu sama dengan arah dari kecepatan benda.

Impuls

Impuls adalah gaya yang diberikan untuk membuat sebuah benda yang diam menjadi benda yang bergerak dalam rentang waktu tertentu.

Persamaan:

I = F. Δt

Dimana:

F = gaya (N)

Δt = waktu (s)

I = impuls (N.s)

Tumbukan

Pada benda yang bertabrakan atau bertumbukan maka akan mengalami gerakan yang dinamakan tumbukan. Ada beberapa jenis tumbukan yang bisa terjadi dari benda yang saling bertumbukan atau bertabrakan tersebut, antara lain:

Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan yang energi kinetiknya kekal. Dimana energi kinetik total antara dua benda yang saling bertumbukan sebelum dan setelahnya adalah sama nilainya. Pada tumbukan lenting sempurna akan berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik.

Hukum Kekekalan Momentum

Persamaan:

p = p’

p_A+ p_B= p_A’+ p_B’

m_A . v_A+ m_B . v_B = m_A . v_A’ + m_B . v_B’

Hukum Kekekalan Energi

Persamaan:

$E K = E K^{'}$ EK_A + EK_B = EK’_A + EK’_B

1/2 m_A v_A² + 1/2 m_B v_B² = 1/2 m_A v_A‘² + 1/2 m_B v_B‘²

Tumbukan Lenting Sebagian

Tapi mengapa disebut sebagai tumbukan lenting? Karena sebagian tumbukan yang terjadi diantara dua benda yang jumlah energi kinetik sesudah terjadinya tumbukan memang lebih kecil jika dibandingkan dengan jumlah energi kinetiknya sebelum terjadi tumbukan. Perlu diketahui, jika sebagian energi kinetik tersebut diubah menjadi bentuk energi lain, sehingga energi kinetik setelah tumbukan bernilai lebih kecil daripada setelah tumbukan.

Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

Ketika ada dua buah benda yang bertabrakan namun ternyata benda yang terjadi pada tumbukan tidak lenting sama sekali, maka kecepatan kedua benda sesudah tumbukan besarnya sama, yaitu v₁‘ = v₂‘ = v’. Berdasarkan Hukum Kekekalan Momentum maka:

m_{1 .} v₁ + m_{2 .} v₂ = m_{1 .} v₁‘ + m_{2 .}v₂‘

m_{1 .}v₁ + m_{2 .} v₂ = (m₁ + m₂) . v’

Karena v₁‘ = v₂‘ , maka jelas jika v₁‘ – v₂‘ = 0, sehingga nilai koefisien restitusi (e) adalah:

Jadi, koefisien restitusi pada tumbukan tidak lenting sama sekali bernilai nol (e =0).

Contoh Soal

1. Ali sedang main golf bersama David, ketika dia sedang melakukan pemanasan ia memukul bola golf yang dalam keadaan diam dengan massanya 1,5 kg. Kemudian, benda tersebut dipukul dengan gaya sebesar F sehingga benda bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika Ali menyentuh benda selama 0,02 sekon.

soal1 — Sumber wiwitwiyanti3.blogspot.com

Hitunglah:

a. Perubahan momentum pada bola golf

b. Besarnya gaya F yang bekerja

Pembahasan:

a. Perubahan momentum (Δp)

Δp = m . Vt – m . V₀ = (1,5 kg)(20 m/s) – (1,5 kg)(0 m/s) = 3 Ns

Jadi, besarnya perubahan momentum pada bola golf tersebut adalah 3 Ns.

b. Besarnya gaya F

F . Δt = m. Vt – m . V₀

F(0,02 s) = 3 Ns

F = (3 Ns / 0,02 s) = 150 N

Jadi, gaya yang bekerja pada bola golf tersebut yaitu 150 Newton.

2. Terdapat dua benda bermassa m, benda tersebut bergerak berlawanan arah dan kecepatannya masing-masing 25 m/s dan 15 m/s. Setelah kedua benda tersebut tumbukan, kemudian kedua benda bersatu kembali. Berapakah kecepatan kedua benda itu dan arah geraknya yang dihasilkan setelah tumbukan.

Pembahasan:

m₁ = m₂ = m,

v₁ = 25 m/s

V₂ = 15 m/s.

Pada v₂ diberikan tanda negatif untuk menentukan bahwa geraknya berlawanan arah dengan arah gerak benda pertama. Setelah tumbukan dan ternyata kedua benda bersatu bahkan bergerak bersamaan, maka kecepatan kedua benda setelah tumbukan menjadi:

v₁‘ = v₂‘ = v’

Sehingga:

m₁v₁ + m₂v₂ = (m₁ + m₂)v’

m(25 m/s) + m(–15 m/s) = (m + m)v’

10 m = 2 mv’

v’ = 5 m/s

Jadi, kecepatan kedua benda itu sebesar 5 m/s dan arah gerak yang dihasilkan kedua benda tersebut searah dengan arah gerak benda pertama (positif).

Baca juga: Pemanasan Global: Pengertian, Penyebab, Dampak, Gejala dan Cara Mengatasi

Nah, demikianlah penjelasan mengenai materi momentum dan impuls yang dapat kamu pelajari. Semoga dengan adanya pemahaman tersebut, maka kamu bisa memecahkan permasalahan melalui soal-soal baik itu mengenai momentum dan impuls, hukum kekekalan momentum serta benda yang mengalami tumbukan.

Sumber:

Kamajaya, Ketut dan Purnama, Wawan. 2019. Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Fisika untuk Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Kelas Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Bandung: Grafindo Media Pratama