Home / Fisika / Momentum dan Impuls

Momentum dan Impuls

  • 8 min read

Penulis : Jehnsen Hirena Kane, Mahasiswa FMIPA Jurusan Fisika UI

Pendahuluan

Setiap kali kamu melakukan aktivitas sehari – hari, seperti berdiri, rebahan, main game ataupun pergi ke toilet, sadar tidak sadar kamu telah melakukan suatu perubahan properti fisika. Properti ini disebut dengan momentum yang sangat berhubungan erat dengan gerak dan massa kamu.

Oleh karenanya momentum sejatinya dimiliki oleh semua benda yang bergerak dan bermassa! Di dalam dunia fisika, setiap kali terjadi perubahan momentum (seperti yang kamu lakukan setiap hari) pasti akan terjadi impuls.

Lalu apa itu momentum dan impuls? Apa hubungan keduanya? Untuk mendapatkan jawabannya, ayo simak artikel berikut!

Pengertian Momentum dan Impuls

Momentum memiliki banyak arti di kehidupan sehari – hari, tapi dalam artikel ini, momentum adalah suatu kuantitas vektor hasil perkalian massa dan kecepatan yang dirumuskan sebagai berikut:

rumus hasil perkalian massa dan kecepatan

Dengan

  • 1 adalah vektor momentum [kgm/s]
  • m adalah massa [kg]
  • 2 adalah vektor kecepatan [m/s]

Tanda panah diatas variabel momentum dan v adalah simbol vektor yang menandakan bahwa momentum dan kecepatan pada persamaan diatas adalah suatu besaran vektor yang berbeda dengan besaran skalar. Untuk dapat mengerti lebih jauh mengenai konsep momentum dan impuls, sangat disarankan untuk kamu memahami terlebih dahulu cara kerja vektor ya!

Dengan persamaan momentum jelas bahwa setiap hari ketika kamu bergerak kamu akan memiliki momentum gerak yang besarnya berbanding lurus dengan berat badan kamu dan kecepatan gerak kamu. Apabila berat badan kamu ringan maka momentum yang kamu miliki ketika bergerak akan kecil dan begitu pula sebaliknya.

Ketika kamu mulai bergerak atau akan mengakhiri gerak, kamu akan merubah kecepatan kamu bukan? Nah perubahan kecepatan ini juga akan menyebabkan momentum diri kamu berubah.

Hubungan momentum dan impuls

Perubahan momentum kamu disebut dengan impuls, yang dapat dihubungkan dengan momentum melalui Teorema Momentum – Impuls yang bunyinya sebagai berikut “perubahan momentum dari objek setara dengan impuls dari total gaya yang bekerja pada partikel”. Teorema ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

rumus Teorema

I dengan adalah impuls dalam bentuk vektor yang memiliki satuan [kgm/s]. Karena momentum juga berhubungan dengan gaya, maka rumus impuls dapat kita rubah bentuknya menjadi:

rumus impuls

dengan:

  • 4 adalah gaya rata – rata yang disebabkan oleh perubahan momentum [N]
  • adalah interval waktu perubahan momentum [s]

Agar dapat lebih mengerti perhatikanlah grafik di bawah!

momentum impuls

(ilustrasi grafik gaya yang bekerja pada suatu objek, diambil dan diedit kembali dari fundamental of physics)

Grafik diatas adalah grafik gaya yang bekerja pada suatu objek vs waktu. Impuls adalah bagian dibawah kurva yang berwarna ungu.

(ilustrasi gaya rata -rata yang bekerja pada suatu objek vs waktu, diambil dan diedit kembali dari fundamental of physics)

Tentu apabila kita menggunakan software, akan sangat mudah untuk menghitung luas daerah dibawah kurva yang merepresentasikan impuls, namun perhitungan akan jadi jauh lebih sulit apabila dilakukan secara manual. Untuk menyederhanakan perhitungan salah satu hal yang dapat kita lakukan adalah menghitung gaya rata – rata yang bekerja pada suatu objek, dan menggambarkannya seperti grafik di bawah ini.

Dengan bentuk grafik yang menyerupai kotak, luas daerah dibawah kurva atau impuls dapat dengan mudah dihitung dengan mengalikan gaya rata – rata dengan interval waktu ketika gaya diberikan, persis seperti rumus yang diberikan diatas.

Penerapan Momentum dan Impuls

Konsep momentum dan impuls memiliki banyak penerapan di dunia nyata, mulai dari hal yang sederhana sampai dengan rumit. Berikut di antaranya:

Teknik menendang bola

Ketika kamu menendang bola, sebenarnya kamu melakukan transfer momentum dari kaki kamu ke bola. Semakin lama cepat kaki kamu menendang bola maka semakin besar momentum yang kamu transfer sehingga makin jauh dan cepat pula bola bergerak.

Semakin lama kontak antara kaki kamu dengan bola maka akan semakin besar pula impuls sehingga bola bergerak semakin cepat dan jangkauannya semakin jauh.

Teknologi air bag

Air bag adalah teknologi yang berpaku pada impuls. Ketika pengendara mengalami kecelakaan dan menabrak sesuatu, perubahan kecepatan mendadak saat berhenti akan menyebabkan tubuh untuk bergerak ke depan dan menabrak dashboard mobil.

Pada mobil yang sudah dilengkapi oleh teknologi air bag, air bag akan aktif saat merasakan perubahan momentum atau impuls yang besar. Air bag akan memberikan gaya berlawanan pada tubuh pengendara dan memperlambat kecepatan tubuh agar momentum mengecil.

Momentum yang mengecil akan mengurangi besar impuls yang akan dirasakan oleh tubuh pengendara sehingga luka yang disebabkan oleh kecelakaan dapat di minimalisir.

Teknologi sabuk pengaman

Hampir seluruh sabuk pengaman pada kendaraan jaman sekarang memanfaatkan impuls. Seperti sabuk pengaman pada mobil yang hanya akan berhenti memanjang ketika merasakan impuls yang besar, inilah alasan mengapa kamu dapat bergerak bebas ketika memakai sabuk pengaman.

Contoh Soal

  1. Pada suatu pertandingan sepak bola, Messi menendang bola yang awalnya diam sehingga memiliki kecepatan 40 m/s. Apabila massa dari bola tersebut adalah 0,4 kg, berapakah momentum dari bola sesaat setelah ditendang Messi?

(ilustrasi menendang bola, diambil dari internet)

Diketahui

  • v = 40 m/s
  • m = 0.4 kg

Ditanya

  • Berapa besar momentum bola sesaat setelah ditendang oleh Messi?

Jawab

  • Pada kasus transfer momentum sederhana antara bola dan kaki Messi, kita hanya perlu mengaplikasikan langsung persamaan momentum dan berfokus pada nilai momentumnya saja:

8

2. Berdasarkan soal nomor satu, tentukan berapa besar perubahan momentum yang dialami oleh bola tersebut!

Diketahui

Ditanya

  • Berapa impuls yang dialami bola tersebut?

Jawab

  • Berdasarkan teorema momentum-impuls, jelas bahwa impuls adalah hasil dari perubahan momentum yang dialami oleh bola. Sehingga pada kasus diatas, kita hanya perlu menggunakan rumus impuls dibawah ini:

16

Karena tidak ditanyakan arah dari impuls, maka rumus diatas dapat disederhanakan menjadi:

15

Dari kasus ini dapat disimpulkan bahwa, besar impuls akan sama dengan besar momentum akhir dari suatu objek apabila pada awalnya objek tidak bergerak.

3. Ketika menendang bola seperti soal nomor 1, Messi mengontrol kakinya sebaik mungkin sehingga kontak antara kaki dan bola selama terjadinya transfer momentum hanya 0.1 sekon. Berapakah gaya rata – rata yang diberikan kaki Messi ke bola tersebut?

Diketahui

  • I = 16 kgm/s
  • 18 = 0.1 sekon

Ditanya

  • Berapa gaya rata – rata yang diberikan oleh kaki Messi ke bola tersebut?

Jawab

  • Pada soal sederhana seperti ini, kita dapat langsung mengaplikasikan rumus impuls berikut:

19

Dengan jawaban yang diperoleh sebelumnya kita tahu bahwa impuls yang dialami bola adalah 16 kgm/s sehingga:

19

 

Pertanyaan Umum

  • Apa yang dimaksud dengan impuls? Impuls adalah perubahan momentum, atau dengan kata lain impuls adalah hasil kali antara gaya rata – rata yang bekerja pada suatu objek dengan interval waktu ketika gaya diberikan.
  • Apa hubungan dari momentum dan impuls? Perubahan dari momentum akan selalu menghasilkan impuls. Keduanya dihubungkan oleh Teorema Momentum – Impuls yang bunyinya sebagai berikut perubahan momentum dari objek setara dengan impuls dari total gaya yang bekerja pada partikel.
  • Apa saja penerapan momentum dan impuls pada kehidupan sehari- hari? Momentum dan impuls sangat melekat di kehidupan sehari – hari. Setiap kali kamu bergerak kamu memiliki momentum dan setiap kali kamu berhenti atau mulai bergerak kamu mengalami impuls. Teknologi air bag dan sabuk pengaman pada kendaraan adalah dua dari sekian banyak teknologi yang mengandalkan konsep momentum dan impuls.

Daftar Pustaka

[1] Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2016). Principles of Physics Extended, International Student Version. India: Wiley India Pvt. Ltd

[2] Serway, R. A., & Jewett, J. W. (1996). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 9th. International Edition (Brooks/Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, USA, 2011)

Baca juga