Dalam dunia fisika, impuls adalah besaran vektor yang dipakai untuk menggambarkan jumlah perubahan momentum pada suatu benda. Sebelum masuk ke penjelasan inti, coba kamu bayangkan sebuah bola basket dan bola kasti. Menurutmu, jika kepalamu kejatuhan kedua bola tersebut, bola mana yang lebih sakit?
Untuk penjelasan lengkapnya, simak artikel berikut ini!
Daftar ISI
Pengertian Impuls
Pada dasarnya, benda akan bergerak ketika ada gaya yang memengaruhi benda tersebut. Gaya itu sendiri dipengaruhi oleh percepatan dan massa. Ketika suatu gaya bekerja pada suatu benda dalam waktu tertentu, maka benda tersebut akan mengalami perubahan momentum.
Dalam analisis dinamika benda, impuls adalah salah satu konsep yang penting, di mana terjadinya perubahan momentum dapat menggambarkan seberapa besar gaya yang diberikan pada suatu benda dan seberapa cepat benda tersebut berubah kecepatannya.
Besaran impuls dinyatakan dalam satuan kg.m/s (kilogram meter per detik). Adapun rumus impuls adalah sebagai berikut.
I = F.Δt
Keterangan:
I = impuls (Ns);
F = gaya impuls (N);
Δt = perubahan waktu (s).
Jika massa dan kecepatannya belum diketahui, kamu bisa menggunakan rumus impuls di atas.
Pengertian Momentum
Berbicara mengenai impuls tidak bisa lepas dari momentum. Momentum adalah besaran vektor yang menggambarkan gerakan suatu benda. Momentum yang dilambangkan huruf “p” ini dapat dihitung dengan mengalikan massa benda dengan kecepatan benda tersebut. Adapun rumus momentum adalah sebagai berikut.
p = m.v
Keterangan:
p = momentum (kg.m/s);
m = massa (kg);
v = kecepatan (v).
Massa adalah besaran skalar karena massa tidak memiliki arah. Sedangkan, kecepatan adalah besaran vektor karena kecepatan memiliki arah.
Momentum adalah besaran tenaga gerak pada suatu benda. Jadi, semakin besar nilai momentum suatu benda, maka akan semakin sulit benda tersebut untuk dihentikan atau diubah arahnya.
Oleh karena itu, momentum dapat dilihat sebagai resistansi benda terhadap perubahan geraknya.
Hubungan antara Impuls dan Momentum
Terdapat hubungan erat antara impuls dan momentum. Ketika gaya bekerja pada suatu benda yang menyebabkan benda tersebut mengalami perubahan momentum, maka impuls yang diberikan pada benda tersebut bisa dihitung menggunakan rumus impuls pada penjelasan sebelumnya.
Dengan demikian, momentum dan impuls adalah dua konsep yang saling berkaitan secara intrinsik dalam analisis gerak benda.
Adapun persamaan hubungan antara impuls dan momentum adalah sebagai berikut.
I = Δp
Penerapan Impuls dan Momentum dalam Berbagai Situasi Fisika
Kamu sudah tahu bagaimana impuls dan momentum bekerja pada suatu benda. Kira-kira apa saja penerapan impuls dan momentum dalam berbagai situasi fisika?
1. Hukum Kedua Newton
Hukum Kedua Newton merupakan salah satu aplikasi penting dari konsep impuls dan momentum. Hukum ini menyatakan bahwa adanya gaya yang bekerja pada suatu benda adalah sebanding dengan perubahan momentum benda tersebut dalam waktu tertentu.
Hukum Kedua Newton dapat kamu tuliskan sebagai berikut.
F = Δp / Δt
Hukum ini sering digunakan untuk memahami dan menganalisis bagaimana gaya dapat memengaruhi perubahan kecepatan atau arah gerak pada suatu benda.
2. Tumbukan Benda
Dalam analisis tumbukan benda, konsep impuls dan momentum juga sangat berkaitan. Ketika terdapat dua benda bertumbukan, momentum sesudah dan sebelum tumbukan dapat dihitung dan dibandingkan. Jika tumbukan tersebut adalah tumbukan elastis, maka momentum total kedua benda akan tetap konstan.
Namun, jika tumbukan tersebut adalah tumbukan tidak elastis, maka sebagian momentum akan hilang karena adanya energi kinetik yang berubah menjadi energi lainnya.
Penerapan Impuls dan Momentum dalam Kehidupan Sehari-Hari
Selain penerapannya dalam bidang fisika, impuls dan momentum juga bisa diterapkan dalam kegiatan sehari-hari. Apa saja contohnya?
1. Olahraga
Impuls dan momentum memiliki peran penting dalam pergerakan dan interaksi antara kamu dan objek yang kamu gunakan untuk berolahraga.
Contohnya penerapan momentum dan impuls adalah ketika kamu bermain sepak bola dan ada seorang pemain yang menendang bola dengan keras, maka momentum dari kaki pemain dan bola tersebut akan menyebabkan bola bergerak dengan kecepatan tinggi.
Lalu, ketika bola mengenai gawang, impuls yang diberikan oleh bola dapat menyebabkan gawang bergoyang atau bahkan mencetak gol.
2. Sepeda
Kamu pasti pernah bersepeda, kan? Coba kamu perhatikan roda sepedamu saat berputar. Semakin besar massa pengendara dan sepedanya, maka akan semakin besar pula momentumnya, dan akan semakin sulit pula untuk mengubah bahkan menghentikan sepedanya.
3. Lompatan Atletik
Apakah kamu pernah melihat atlet melompat dalam cabang olahraga atletik, seperti lompat tinggi atau lompat jauh? Ternyata ada peranan momentum yang memengaruhi jarak atlet melompat.
Semakin besar momentum yang dimiliki atlet ketika melompat, maka akan semakin jauh dan tinggi lompatan yang dicapai oleh atlet.
4. Seni Bela Diri
Selain olahraga, seni bela diri juga memanfaatkan momentum untuk meningkatkan kekuatan serangan, yaitu dengan memanfaatkan dan mengarahkan momentum lawan, seorang atlet bela diri dapat meningkatkan efektivitas serangannya.
5. Mendorong dan Menarik Benda Berat
Ketika kamu hendak mendorong atau menarik sebuah benda yang berat, kamu menggunakan impuls untuk memberikan perubahan momentum pada benda itu untuk bisa bergerak.
Kamu harus memberikan impuls yang lebih besar untuk mencegah benda tersebut berhenti. Selain itu, dengan memberikan impuls yang lebih besar juga untuk mengatasi inersia dan mengubah momentumnya.
6. Impuls dan Momentum pada Permainan Anak-Anak
Perosotan, jungkat-jungkit, dan ayunan juga memanfaatkan peran impuls dan momentum. Contohnya pada perosotan, jika terdapat momentum ketika berada di bagian atas perosotan, maka anak dapat meluncur dengan cepat ke bawah.
7. Penerbangan Pesawat
Ternyata pesawat juga memanfaatkan impuls dan momentum ketika lepas landas. Pesawat harus mendapatkan momentum yang cukup untuk mengatasi gaya gravitasi dan gaya hambat udara untuk mencapai kecepatan lepas landas.
8. Kendaraan Bermotor
Jika kamu adalah seorang pengguna kendaraan bermotor, seperti mobil atau motor, memahami konsep momentum dan impuls adalah hal yang dapat membantu kamu untuk memprediksi perilaku pengendara bermotor lain di jalan raya.
Contohnya ketika kamu melihat kendaraan bermuatan besar berhenti mendadak di depanmu, kamu bisa memahami bahwa kendaraan tersebut memiliki momentum yang besar sehingga membutuhkan waktu lebih lama untuk berhenti sepenuhnya.
9. Penerapan dalam Perancangan Teknologi
Konsep impuls dan momentum juga dimanfaatkan dalam perancangan berbagai teknologi, seperti kendaraan luar angkasa atau roket, dan sistem pengereman pada kereta.
Contoh Soal dan Pembahasan
Sekarang kamu sudah mengenal konsep dan dasar impuls dan momentum. Selanjutnya, untuk mengasah pemahamanmu kembali terkait materi ini, mari kerjakan latihan soal dan pahami pembahasannya berikut ini.
Contoh Soal 1
Sebuah kendaraan bermassa 1000 kg bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Berapakah momentum kendaraan tersebut?
Pembahasan:
m = 1000 kg
v = 20 m/s
Massa dan kecepatannya sudah diketahui, sekarang kamu tinggal substitusikan ke rumus momentum.
p = m . v
p = 1000 . 20
p = 20.000 kg.m/s
Jadi, momentum kendaraan tersebut sebesar 20.000 kg.m/s
Contoh Soal 2
Sebuah bola basket memiliki massa 0,5 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s. Jika gaya eksternal bekerja pada bola selama 2 detik, bola basket tersebut berubah arah dan kecepatannya menjadi 12 m/s. Berapakah impuls yang diberikan pada bola basket?
Pembahasan:
Gunakan rumus perubahan momentum.
Δp = p1 – p2
Δp = (0,5 . 12) – (0,5 . 8)
Δp = 6 – 4
Δp = 2 kg.m/s
Contoh Soal 3
Sebuah kendaraan dengan massa 20.000 kg bergerak dengan kecepatan 25 m/s. Berapakah momentum mobil tersebut?
Pembahasan:
m = 20.000 kg
v = 25 m/s
Massa dan kecepatannya sudah diketahui, sekarang kamu tinggal substitusikan ke rumus momentum:
p = m . v
p = 20.000 . 25
p = 50.000 kg.m/s
Jadi, momentum kendaraan tersebut sebesar 50.000 kg.m/s
Contoh Soal 4
Sebuah bola bermassa 450 g, kemudian dilempar secara horizontal ke arah tembok dengan kecepatan 30 m/s dan memantul kembali. Jika bola tersebut dipantulkan dengan laju yang sama besarnya, hitunglah besar impuls bola tersebut!
Pembahasan:
m = 450 g = 0,45 kg
V1 = 30 m/s
V2 = -30 m/s
Gunakan rumus hubungan antara impuls dan momentum.
I = Δp
I = m (v2-v1) = 0,45 (-30 – 30)
I = 0,45 (-60)
I = -27 Ns
Jadi, besar impuls yang dimiliki bola tersebut adalah -27 Ns.
Kesimpulan
Jadi, impuls adalah besaran vektor yang dipakai untuk menggambarkan jumlah perubahan momentum pada suatu benda. Sementara itu, momentum adalah besaran vektor yang menggambarkan gerakan suatu benda.
