Impuls dan Momentum | Fisika Kelas 106 min read

Reading Time: 4 minutes

Halo, teman ambis! Pada artikel ini, kita akan membahas momentum dan impuls. Istilah ‘momentum’ seringkali digunakan saat terjadi suatu acara yang sangat penting dan jarang terjadi, atau kejadian tidak terduga. Sedangkan ‘impuls’ dapat diartikan sebagai sinyal atau gerak yang tiba-tiba tanpa didasari suatu pertimbangan. Namun lagi-lagi, seperti juga yang terjadi pada istilah ‘gaya’, dalam ilmu fisika momentum dan impuls juga memiliki arti tersendiri. Untuk lebih jelasnya, langsung saja kita simak bersama pembahasan berikut ya!

Impuls

Impuls (\(\bar{I}\)) adalah hasil perkalian besaran vektor gaya (\(\bar{F}\)) oleh besaran skalar selang waktu (\(\Delta{t}\)) sehingga impuls juga termasuk besaran vektor.

\(I=F.t\)

Momentum

Momentum (\(\bar{p}\)) adalah hasil perkalian antara besaran skalar massa (\(m\)) dan besaran vektor kecepatan (\(\bar{V}\)), sehingga momentum juga merupakan besaran vektor. 

\(p=m.V\)

Dari rumus di atas dapat disimpulkan bahwa jika terjadi perubahan kecepatan pada pergerakan sebuah benda, maka turut pula terjadi perubahan pada nilai momentumnya. Itulah sebabnya mengapa besaran ini disebut momentum. Ia hanya menunjukkan keadaan benda yang spesifik dan tergantung pada kecepatan yang sedang dimiliki benda tersebut.

Hubungan Impuls dan Momentum

Antara besaran impuls dan momentum juga terdapat suatu hubungan. Yaitu perubahan momentum benda (\(\Delta{p}\)) adalah sama dengan impuls benda tersebut. Saat benda mengalami perubahan kecepatan maka saat itu juga terjadi perubahan momentum atau bisa disebut benda tersebut memiliki impuls dari gerakannya.

\(I=p\)

Sehingga misalkan terjadi perubahan kecepatan suatu benda dari kecepatan awalnya (\(V_{1}\)) menjadi kecepatan akhirnya (\(V_{2}\)), maka rumus di atas dapat dituliskan sebagai berikut.

\(I=p\)

\(F.\Delta{t}=m.V_{2} – m.V_{1}\)

\(F= \frac{m(V_{2} – V_{1})}{\Delta{t}}\)

Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan momentum benda (\(\Delta{p}\)) bergantung pada seberapa besar (\(F\)) dan lamanya (\(\Delta{t}\)) suatu gaya bekerja pada benda. Dalam hukum ini juga disebutkan bahwa perubahan momentum memiliki arah yang sama dengan arah gaya. Sehingga apabila salah satunya bernilai negatif dan yang lainnya positif, maka dimungkinkan suatu gaya yang terjadi pada benda sedang menghambat gerak benda tersebut.

Hukum Kekekalan Momentum

Hukum Kekekalan Momentum menyatakan bahwa jika tidak ada gaya luar yang memengaruhi gerak benda, maka momentum benda tersebut akan tetap atau tidak berubah. Gaya luar dapat menyebabkan gerak benda dipercepat atau diperlambat. Sehingga misalnya terdapat benda yang bergerak dengan momentum sekian, maka nilai momentum tersebut tidak akan berubah jika tidak ada yang menghambat atau mempercepat gerak benda. Kasus paling umum yang memerlukan penerapan konsep momentum dan impuls adalah saat terjadinya tabrakan antara dua atau lebih benda-benda.

\(p_{awal}=p_{akhir}\)

\(m.V_{awal}=m.V_{akhir}\).

Hal ini juga berlaku pada dua benda yang saling bertabrakan atau bertumbukan. Pada kasus ini, Hukum Kekekalan Momentum menyatakan jika tidak ada pengaruh gaya luar, maka jumlah momentum kedua benda sebelum dan sesudah tabrakan akan bernilai sama alias konstan. Ditunjukkan pada persamaan di bawah ini.

\(p_{awal}=p_{akhir}\)

\(m_{1}.V_{1, awal} \pm m_{2}.V_{2, awal}  = m_{1}.V_{1, akhir} \pm m_{2}.V_{2, akhir}\)

atau dapat disederhanakan menjadi

\(m_{1}(V_{1, awal} \pm V_{2, akhir}) = m_{2}(V_{1, awal} \pm V_{1, akhir})\).

Dengan \(m_{1}\) adalah massa benda pertama dan \(m_{2}\) adalah massa benda kedua,. Kemudian \(V_{1}\) adalah kecepatan benda pertama dan \(V_{2}\) adalah kecepatan benda kedua. Tanda plus minus menandakan bahwa perhitungan bergantung pada arah gerak benda. Jika pada awalnya gerak benda searah, dan setelah tabrakan juga searah (sama dengan arah awal), maka kedua tanda di ruas kanan dan kiri menjadi plus.

Bola A dan B yang memiliki arah berlawanan kemudian bertabrakan dan akhirnya memiliki arah yang berbeda dari arah awal masing-masing. Jika kasusnya seperti ilustrasi di atas, maka kita harus menentukan pedoman arah mana yang bernilai positif dan yang mana yang negatif. Jika kita berpedoman arah kanan adalah positif dan kiri negatif, maka akan didapat rumus berikut

\(p_{awal}=p_{akhir}\)

\(m_{a}.V_{a} – m_{b}.V_{b}  = m_{a}.{V’}_{a} – m_{b}.{V’}_{b}’\).

Jenis-jenis Tumbukan dan Koefisien Restitusi

Tumbukan atau tabrakan benda dikategorikan menjadi tiga jenis. Yang pertama adalah tumbukan tidak lenting sama sekali. Tumbukan ini terjadi saat kedua benda yang bertabrakan kemudian langsung diam di tempat. Artinya kecepatan akhir kedua benda sama dengan nol. Atau dapat pula setelah bertabrakan, mereka menjadi saling menempel dan bergerak dengan kecepatan yang sama. Oleh sebab itu, jenis tumbukan ini dinamakan tidak lenting atau tidak elastis sama sekali.

Ada pula tumbukan lenting atau elastis sempurna. Dalam tumbukan ini, setelah bertabrakan benda-benda akan bergerak dengan kecepatan yang sama namun dengan arah yang berbeda dengan arah gerak awalnya (seperti pada ilustrasi sebelumnya). Tumbukan jenis ini yang paling sedikit terjadi di alam. Sedangkan tumbukan lenting sebagian terjadi jika salah satu benda tetap diam baik sebelum dan sesudah terjadinya tabrakan. Misalnya pada pantulan bola yang kita jatuh bebaskan ke lantai. Kemudian apa itu koefisien restitusi? Koefisien restitusi adalah besaran yang memberikan nilai perbandingan kecepatan relatif dari dua buah benda sebelum dan sesudah terjadinya tabrakan. Besaran ini memiliki rumus sebagai berikut

\(e = \frac{{V’}_{2}-{V’}_{1}}{V_{1}-V_{2}}\).

Jenis Tumbukan	Koefisien Restitusi (e)
Tidak Lenting Sama Sekali	e = 0
Lenting Sempurna	e = 1
Lenting Sebagian	0 < e < 1

Penerapan Impuls dan Momentum

Kasus paling umum yang memerlukan penerapan konsep momentum dan impuls adalah saat terjadinya tabrakan antara dua atau lebih benda-benda. Nah, dalam kasus tabrakan ini banyak contoh momen yang menerapkan prinsip momentum dan impuls. Tahukah kamu jika tujuan diberikannya body yang mudah penyok pada mobil adalah untuk memperkecil gaya yang diterima mobil saat dia mengalami tabrakan. Loh kok bisa?

Jadi bahan pada body mobil yang mudah penyok akan memberikan waktu sentuh lebih lama (\(\Delta{t}\)) ketika mobil mengalami tabrakan. Nilai waktu sentuh yang besar ini akan mengakibatkan gaya yang diterima mobil akibat tabrakan (\(F\))  akan lebih kecil. Hal ini sesuai dengan rumus di atas \(F = \frac{\Delta{p}}{\Delta{t}}\). Gaya kecil yang diterima ini diharapkan tidak berdampak besar pada orang yang ada di dalam mobil sehingga memberikan peluang keselamatan lebih besar.

Konsep yang sama juga ada pada tujuan pembuatan airbag atau kantong udara pada mobil yang akan otomatis menggembung bila mobil mengalami tabrakan. Airbag ini juga akan memberikan waktu sentuh lebih besar untuk orang yang ada di dalam mobil sehingga meminimalisir dampak dari kecelakaan. Konsep yang juga sama namun memiliki tujuan berbeda terjadi pada teknik pertarungan seni bela diri. Jika kamu melihat ada yang memukul lawannya lalu seketika menarik tangannya setelah memukul, maka dia juga telah menerapkan konsep impuls dan momentum. Berkebalikan dari tujuan body mobil dan airbag di atas, gerakan ini bertujuan mengurangi waktu sentuh antara tangan dengan tubuh lawan. Dengan ini, gaya yang diterima lawan akan menjadi lebih besar.

Demikian pembahasan kita kali ini tentang Impuls dan Momentum. Ada Contoh Soal Impuls dan Momentum juga, lho yang bisa kalian kerjakan sebagai latihan. Pengen belajar lebih banyak materi fisika yang belum kamu pahami? Les privat aja! Kamu bisa pesan les privat fisika dari Teman Belajar dan bisa pilih les secara online maupun tatap muka. Yuk, pesan sekarang juga!