Mengenal Apa Itu Konsep Impuls dan Momentum Linear

Sobat Pijar, pernah gak nih main bumper car atau mungkin lebih dikenal dengan sebutan bom-bom car kalau di Indonesia? Itu lho, permainan mobil-mobilan dimana kamu bisa menabrakan mobil kamu ke mobil yang lain. Hmm, kok bisa permainan ini tetap aman ya? Terus kalian pernah mikir gak, apa sih yang menyebabkan bola itu bisa bergerak ke depan jika ditendang?

Ternyata, kedua konsep ini saling terkait dan memiliki hubungan yang erat. Ketika suatu benda menerima Impuls, maka Momentum Linearnya akan berubah. Dalam kasus ini, perubahan Momentum Linear yang dihasilkan sebanding dengan besar Impuls yang diterima. Nah, kegunaan dari konsep Impuls dan Momentum Linear ini adalah untuk memahami dan menganalisis perubahan gerakan pada suatu benda.

Nah, di artikel kali ini, Sobat Pijar akan diajak untuk mengerti tentang kedua hal yang menyebabkan hal tersebut tadi terjadi nih, di materi Impuls dan Momentum Linear. Simak ulasan berikut, ya!

Baca juga: Efek Fotolistrik: Pengertian, Syarat, dan Rumusnya

Momentum Linear

Sebelum membahas lebih lanjut tentang momentum, Sobat Pijar harus tahu dulu nih bahwa momentum terdiri dari 2 jenis yaitu momentum linear dan momentum angular. Momentum linear adalah momentum dari benda yang bergerak lurus, contohnya benda yang dijatuhkan ke bawah. Sedangkan momentum angular adalah momentum dari benda yang bergerak melingkar atau berputar, misalnya waktu kamu melempar boomerang yang bakal bergerak ke arah asalnya dilempar.

Impuls

Impuls adalah gaya yang diperlukan untuk menggerakkan sebuah benda. Jadi Impuls dan Momentum Linear ini saling berkaitan karena Impuls adalah perubahan Momentum suatu benda.

Coba deh Sobat Pijar coba tendang bola yang lagi gak gerak ke depan. Pasti butuh waktu untuk mengumpulkan tenaga yang akan menggerakkan bola, kan? Nah, selisih waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan bola itu namanya Impuls.

Rumus Implus:

$I = F \times ∆t = F(t_2 - t_1)$

Keterangan:

I = Impuls (Ns)

F = Gaya impulsif (N)

$∆t$ = Perubahan waktu (s)

Momentum

Sebelum kita bahas lebih lanjut tentang hubungan antara Impuls dan Momentum Linear, kita harus tahu dulu apa itu momentum nih, Sobat Pijar. Momentum adalah ukuran besarnya kesulitan untuk menghentikan benda, yang butuh usaha yang sama besar dengan perubahan energi mekanik dari benda tersebut. Besarnya momentum dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu berat dan kecepatan benda tersebut.

Semakin berat massa benda, semakin susah juga untuk menghentikannya. Jadi, momentum yang dimiliki benda tersebut juga besar. Sama halnya dengan kecepatan benda, semakin kencang benda tersebut bergerak, maka semakin sulit untuk menghentikannya.

Rumus momentum

 $p = mv$

Keterangan:

p: momentum (kg m/s) 

m: massa benda (kg)

v: kecepatan benda (m/s)

Karena momentum merupakan besaran dari vektor yang memiliki arah entah itu lurus atau melingkar, maka dari itu arah gerak dari benda tersebut juga harus diketahui. 

Hubungan Impuls dan Momentum

Impuls dan momentum adalah dua teori yang erat hubungannya, karena kalau ada impuls di suatu benda, maka momentum dari benda itu juga akan berubah. Teori tentang Impuls dan momentum linear ini juga dikonfirmasi oleh hukum kedua Newton yang menjelaskan bahwa gaya yang dikenakan ke suatu benda akan sama besarnya dengan perubahan momentumnya dalam satu satuan waktu.

Impuls dan momentum termasuk dalam besaran vektor yang punya nilai dan arah, di mana momentum memiliki arah yang selaras dengan kecepatan benda, sementara impulsnya arahnya selaras dengan gaya impulsifnya. Rumus matematika dari impuls dan momentum linear ini bisa kamu uraikan dengan rumus yang sesuai dengan hukum Newton kedua, yakni:

$F = m \times a$

dengan

$a = \frac{∆v}{∆t} = \frac{(v_2 - v_1)}{∆t}$

setelah itu kamu dapat jabarkan seperti di bawah ini

$F = \frac{m(v_2 - v_1)}{∆t}$

$F∆t = m \times v_2 - m \times v_1$

$F∆t = p^2 - p^1$

$I = ∆p$

Maka kamu bisa menyimpulkan jika rumus hubungan antara impuls dan momentum dinyatakan dengan persamaan

$I = ∆p$

Contoh Soal Impuls dan Momentum 

Apabila kamu sedang bermain bola dengan menggunakan bola yang memiliki berat sebesar 300 gram dan kamu menendang bola tersebut ke arah tembok dengan kecepatan sebesar 10 m/s. Bola tersebut akan memantul kembali dengan laju yang sama, maka cari berapa besar impuls dari bola tersebut? 

Diketahui:

m = 300 gram atau 0,3 kg

$v_1$ = 10 m/s

$v_2$ = -10 m/s

Gunakan rumus impuls dan momentum linear yang sudah Sobat Pijar ketahui sebelumnya yaitu:

$I = ∆p$

$I = m(v_2 - v_1)$

$I = 0,3(-10 - 10)$

$I = 0,3(-20)$

$I = -6 \space Ns$

Hasil yang akan didapatkan merupakan bilangan negatif yang menandakan jika arah yang berlawanan dari awalnya atau memantul. 

Jenis-Jenis Tumbukan

Setelah membahas mengenai impuls dan momentum linear, sekarang saatnya memahami tumbukan yang masih berkaitan dengan konsep momentum sebelumnya. Tumbukan terjadi ketika dua atau lebih benda bertabrakan dan saling mempengaruhi serta bertukar gaya selama jangka waktu tertentu. Tumbukan juga harus memenuhi hukum kekekalan momentum, yang artinya jika tidak ada gaya dari luar yang bekerja pada benda, maka momentum benda tersebut akan tetap konstan.

Biasanya, tumbukan terjadi ketika ada dua benda yang bertabrakan. Dalam fisika, tumbukan terdiri dari 3 jenis yang punya rumus dan pengertian yang beda-beda. Sekarang kita akan masuk ke dalam pembahasan satu-satu tentang jenis-jenis tumbukan tersebut.

Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan lenting sempurna terjadi ketika energi kinetik setelah dan sebelum tumbukan tetap sama. Hal ini berarti hukum kekekalan energi kinetik dan hukum kekekalan momentum tetap terpenuhi. Tumbukan ini biasanya terjadi pada partikel yang berskala kecil.

Rumus tumbukan lenting sempurna dapat dijabarkan seperti dibawah ini.

$m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_1 \space ^1 + m_2 v_2 \space ^1$

$v_1 - v_2 = - (v_2 \space ^1 - v_1 \space ^1$

Keterangan:

$m_1$ = Berat benda pertama (kg)

$m_2$ = Berat benda kedua (kg)

$v_1$ = Kecepatan benda pertama (m/s)

$v_2$ = Kecepatan benda kedua (m/s)

$v'_1$ = Kecepatan benda pertama setelah tumbukan (m/s)

$v'_2$ = Kecepatan benda kedua setelah tumbuhkan (m/s)

Tumbukan Lenting Sebagian

Berbeda dengan tumbukan sebelumnya, pada tumbukan lenting sebagian energi kinetik tidak terjaga karena terjadi transformasi energi menjadi jenis energi lainnya seperti energi panas, suara, atau bahkan deformasi pada benda yang bertumbukan.

Dalam tumbukan ini, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku, tetapi hukum kekekalan momentum masih berjalan. Nah, rumus yang digunakan untuk menghitung kecepatan akhir dari benda yang bertumbukan juga berbeda dengan tumbukan sebelumnya. Sobat Pijar perlu menggunakan konsep koefisien restitusi untuk menghitung kecepatan akhirnya.

Dari ketiga jenis tumbukan ini, tumbukan tidak lentinglah yang paling banyak terjadi di kehidupan sehari-hari. Contohnya saat kita menjatuhkan bola ke tanah, energi kinetiknya berubah menjadi energi panas dan suara sehingga bola tersebut tidak dapat memantul dengan ketinggian yang sama seperti saat pertama kali kita melemparnya.

$m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v'_1 + m_2 v'_2$

$v'_2 - v'_1 = e(v_1 - v_2)$

dengan

$e = - \frac{∆v'}{v} = \frac{(v'_2 - v'_1)}{v_2 - v_2}$

Tumbukan Tidak Lenting 

Tumbukan terakhir adalah tumbukan di mana dua benda jadi menempel dan bergerak bersama-sama. Tumbukan ini terjadi saat salah satu benda berat dan kecepatannya jauh lebih besar dibandingkan benda yang lainnya, jadi si benda yang lebih kecil dan ringan jadi ikutan terbawa.

Tumbuhan tidak lenting sama sekali rumus dapat kamu lihat seperti dibawah ini. 

$m_1v_1 + m_2v_2 = (m_1 + m_2)v'$

$v' = \frac{m_1v_1 + m_2v_2}{m_1 + m_2}$

Keterangan:

m : Berat benda (kg)

v : Kecepatan benda (m/s)

e : Koefisien restitusi

v' : Kecepatan benda setelah tumbukan tidak elastis (m/s) 

Contoh Soal Tumbukan

Suatu hari di jalan ada sebuah mobil dengan berat 3600 kg yang melaju dengan kecepatan 400 km/jam. Mobil tersebut menabrak sebuah bajaj yang memiliki berat 200 kg yang saat itu sedang parkir di depan toko. Lantas berapa kecepatan mobil dan bajaj setelah tumbukan terjadi? 

Rumus:

$m_1v_1 + m_2v_2 = (m_1 + m_2)v'$

Diketahui:

$m_1$ = 3600 kg

$m_2$ = 200 kg

$v_1$ = 400 km/jam

$v_2$ = 0

Jawab:

Maka kamu harus mencari hasil dari v' dengan rumus tumbukan tidak lenting:

$m_1v_1 + m_2v_2 = (m_1 + m_2)v'$

$3600 \times 200 + 200 \times 0 = (3600 + 400) v’$

$720.000 = 4000 v'$

$v' = 180 \space km/jam$

________________________________________________

Baca juga: Radiasi Benda Hitam: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soalnya

Sobat Pijar, itulah materi dan cara menghitung soal-soal tentang tumbukan. Perlu diingat lagi, Momentum Linear dan Impuls sangat penting untuk dikuasai untuk memahami konsep-konsep fisika lainnya. 

Jika kamu tertarik untuk belajar materi Momentum Linear dan Impuls, aplikasi Pijar Belajar cocok kamu gunakan untuk berlatih contoh soal, lho! Nggak cuma itu, latihan-latihan soal ini juga dilengkapi dengan pembahasan yang bisa membuatmu paham materinya. Wah lengkap banget, ya.

Yuk, gunakan Pijar Belajar sekarang juga!