Konsep Momentum dan Impuls

Momentum merupakan karakteristik dari setiap benda yang bergerak. Ketika sebuah benda sedang bergerak dengan kecepatan tertentu, ada kesulitan tertentu untuk menghentikan gerak suatu benda. Ukuran kesulitan untuk menghentikan gerak suatu benda tersebut disebut dengan momentum. Definisi tersebut merupakan suatu definisi konseptual momentum. Lalu bagaimana menghitung momentum? Besar momentum suatu benda dihitung dengan perkalian massa dengan kecepatan. Ini menunjukkan bahwa momentum merupakan suatu besaran vektor. Arah momentum ini sama dengan arah kecepatan partikel. Ketika  x positif tersbenda bergerak ke arah sumbu x positif, arah momentum benda tersebut akan menunju ke sumbu x tersebut. Dalam bentuk matematis, definisi momentum tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:


Keterangan untuk persamaan di atas, p adalah momentum (kgm/s), m menunjukkan massa benda (kg) dan v menunjukkan kecepatan (m/s). Dalam menghitung momentum, setiap besaran harus dinyatakan dalam satuan SI. Karena momentum adalah vektor, penjumlahan dua momentum harus menggunakan vektor.



Ketika momentum suatu benda berubah, besaran yang baru muncul yang disebut impuls. Impuls menunjukkan perubahan momentum pada suatu benda. Ketika momentum berubah, besaran yang berubah tentunya adalah kecepatan. Perubahan kecepatan tersebut menuju pada sebuah besaran yaitu percepatan. Ini artinya bahwa perubahan momentum akan muncul ketika pada sebuah benda bekerja gaya. Gaya ini bisa konstan atau berubah terhadap waktu. Secara matematis, impuls dituliskan sebagai berikut:



Dalam suatu grafik F-t, impuls dapat dihitung dengan menghitung luas yang dibatasi oleh F-t. Nilai ini tentunya akan sama dengan perubahan momentum benda. 






Kaji-1: Sebuah mobil memiliki massa 1 ton bergerak dijalan tol dengan kelajuan 72 km/jam. Tentukanlah besar momentum mobil tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Besar momentum mobil adalah

Latih-1: Sebuah mobil memiliki massa 500 kg bergerak dijalan tol dengan kelajuan 108 km/jam. Tentukanlah besar momentum mobil tersebut!

Kaji-2: Benda A bermassa 2 kg dengan laju 6 m/s dan benda B bermassa 1 kg dengan kelajuan 5 m/s yang bergerak satu sama lain saling tegak lurus. Tentukanlah momentum sistem tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Momentum masing-masing benda adalah




Momentum total sistem adalah


Latih-2: Benda A bermassa 2 kg dengan laju 6 m/s dan benda B bermassa 2 kg dengan kelajuan 6 m/s yang bergerak satu sama lain saling membentuk sudut 60 derajat. Tentukanlah momentum sistem tersebut!

Kaji-3: Sebuah senapan menembakkan peluru bermassa 20 gram yang bergerak dari senapan dengan kecepatan 200 m/s. Waktu yang dibutuhkan peluru untuk meninggalkan senapan 0.05s . Tentukanlah besar gaya yang bekerja pada senapan tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Gaya yang mendorong senapan dapat dihitung dengan persamaan impuls


Latih-3: Sebuah senapan menembakkan peluru bermassa 10 gram yang bergerak dari senapan dengan kecepatan 400 m/s. Waktu yang dibutuhkan peluru untuk meninggalkan senapan 0.01s . Tentukanlah besar gaya yang bekerja pada senapan tersebut!

Kaji-4: Perhatikanlah gambar grafik di bawah ini yang menunjukkan grafik gaya (F) terhadap waktu (t) dari sebuah benda.
Benda bermassa 4 kg dikenai gaya seperti terlihat pada gambar di atas. Bila kecepatan mula-mula benda nol, tentukanlah kecepatan benda pada saat detik ke 12!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Kecepatan benda pada detik ke 12 adalah




Latih-4: Perhatikanlah gambar grafik di bawah ini yang menunjukkan grafik gaya (F) terhadap waktu (t) dari sebuah benda.
Jika massa benda adalah 1.1 kg dan benda mula-mula berada dalam keadaan diam, tentukanlah kecepatan benda saat gaya hilang seperti terlihat pada grafik!

Kaji-5: Sebuah bola tenis yang massanya 60 gram dipukul hingga bergerak dengan kecepatan 50 m/s dalam arah tegak lurus tembok. Jika bola berbalik dengan kecepatan yang sama, tentukanlah perubahan momentum yang dialami bola saat bertumbukan dengan tembok!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Perubahan momentum yang dialami bola


Latih-5: Sebuah bola tenis yang massanya 50 gram dipukul hingga bergerak dengan kecepatan 30 m/s dalam 30 derajat terhadap permukaan tembok . Jika bola berbalik dengan kecepatan yang sama dan sudut yang sama, tentukanlah perubahan momentum yang dialami bola saat bertumbukan dengan tembok!

Post a comment