Materi Fisika Kelas X: Impuls Dan Momentum

Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan di jalan ? kalo belum, silahkan mencoba ;) sstt… jangan diikuti. Berbahaya bagi kesehatan jiwa dan raga-mu :) apa yang terjadi ketika dua kendaraan bertabrakan ? mungkin pengendara atau penumpangnya babak belur dan eksklusif digiring ke rumah sakit. Kondisi kendaraan beroda empat atau sepeda motor mungkin hancur berantakan… Kalau kita tinjau dari ilmu fisika, fatal atau tidaknya tabrakan antara kedua kendaraan ditentukan oleh momentum kendaraan tersebut. masa sich ? serius… terus momentum tu apa ? sebelum berkenalan dengan momentum, pahami klarifikasi Fisika Mantab berikut ini terlebih dahulu.

Dalam ilmu fisika terdapat dua jenis momentum yakni momentum linear dan momentum sudut. Kadang-kadang momentum linear disingkat momentum. Dirimu jangan bingun ketika membaca buku pelajaran fisika yang hanya menulis “momentum”. Yang dimaksudkan buku itu yaitu momentum linear. Seperti pada gerak lurus, kita seringkali hanya menyebut kecepatan linear dengan “kecepatan”. Tetapi yang kita maksudkan bahwasanya yaitu “kecepatan linear”. Momentum linear merupakan momentum yang dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan lurus, sedangkan momentum sudut dimiliki benda-benda yang bergerak pada lintasan melingkar.

Btw, pengertian momentum tu apa ? terus apa hubungannya dengan tabrakan alias tumbukan dan impuls ? nah, kini tarik napas panjang sepuas2nya…. Seperti biasa, kita akan bergulat lagi dengan ilmu fisika. Kali ini kita bertarung dengan momentum, tumbukan dan impuls. Santai saja… Fisika Mantab akan berusaha menjelaskan dengan bahasa yang sederhana sehingga dirimu cepat paham. Selamat berguru ya, biar dahimu tidak berkerut2… :)

Momentum itu apa sih?

Ssttt… momentum yang kita maksudkan di sini yaitu momentum linear… jangan lupa ya?. Dalam fisika, momentum suatu benda didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut. Secara matematis ditulis :
p = mv
p yaitu lambang momentum,
m yaitu massa benda, dan
v yaitu kecepatan benda.

Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar alias nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. 

Terus arah momentum bagaimana-kah ? arah momentum sama dengan arah kecepatan. Misalnya sebuah kendaraan beroda empat bergerak ke timur, maka arah momentum yaitu timur, tapi kalau mobilnya bergerak ke selatan maka arah momentum yaitu selatan. Bagaimana dengan satuan momentum ? lantaran p = mv, di mana satuan m = kg dan satuan v = m/s, maka satuan momentum yaitu kg m/s. Nama lain dari kg m/s yaitu Fisika Mantab. He2…. Cuma canda. Tidak ada nama khusus untuk satuan momentum.

Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan massa (m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga momentum sebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah benda, maka momentum benda tersebut juga bertambah besar. Perlu anda ingat bahwa momentum yaitu hasil kali antara massa dan kecepatan. Kaprikornus walaupun seorang berbadan gendut, momentum orang tersebut = 0 apabila beliau membisu alias tidak bergerak. Kaprikornus momentum suatu benda selalu dihubungkan dengan massa dan kecepatan benda tersebut. kita tidak sanggup meninjau momentum suatu benda hanya menurut massa atau kecepatannya saja.

Contohnya begini:
Sebut saja kendaraan beroda empat Fisika Mantab dan kendaraan beroda empat kamu. Apabila kedua kendaraan beroda empat ini bermassa sama tetapi kendaraan beroda empat Fisika Mantab bergerak lebih kencang (v lebih besar) daripada kendaraan beroda empat kamu, maka momentum kendaraan beroda empat Fisika Mantab lebih besar dibandingkan dengan momentum kendaraan beroda empat kamu.

Contoh lain, contohnya kendaraan beroda empat Fisika Mantab mempunyai massa besar, sedangkan kendaraan beroda empat kau bermassa kecil. Apabila kedua kendaraan beroda empat ini kebut2an di jalan dengan kecepatan yang sama, maka tentu saja momentum kendaraan beroda empat Fisika Mantab lebih besar dibandingkan dengan momentum kendaraan beroda empat kamu. Sampai di sini dirimu paham kan ? kalo belum, dibaca kembali perlahan-lahan ya…. masa dirimu kalah bertarung dengan momentum :)

Hubungan Momentum dan Tumbukan

Pada pembahasan di atas, Fisika Mantab sudah menjelaskan panjang lebar kepada dirimu mengenai pengertian momentum dalam ilmu fisika. Nah, kali ini kita akan melihat kekerabatan antara momentum dengan tumbukan. Pernahkah dirimu menyaksikan tabrakan antara dua kendaraan beroda di jalan ? apa yang dirimu amati ? yang niscaya penumpangnya babak belur dan digiring ke rumah sakit dalam tempo yang sesingkat2nya… tapi maksud Fisika Mantab, bagaimana kondisi kendaraan tersebut ? kendaraan tersebut mungkin hancur lebur dan mungkin eksklusif digiring ke bengkel khan ? paling singgah bentar di kantor polisi :)

Sekarang coba dirimu bandingkan, bagaimana akhir yang ditimbulkan dari tabrakan antara dua sepeda motor dan tabrakan antara sepeda motor dengan kendaraan beroda empat ? anggap saja kendaraan tersebut bergerak dengan laju sama. Tentu saja tabrakan antara sepeda motor dan kendaraan beroda empat lebih fatal kesannya dibandingkan dengan tabrakan antara dua sepeda motor. Kalo ga percaya silahkan buktikan :) Massa kendaraan beroda empat jauh lebih besar dari massa sepeda motor, sehingga ketika kendaraan beroda empat bergerak, momentum kendaraan beroda empat tersebut lebih besar dibandingkan dengan momentum sepeda motor. Ketika kendaraan beroda empat dan sepeda motor bertabrakan alias bertumbukan, maka niscaya sepeda motor yang terpental. Bisa anda bayangkan, apa yang terjadi bila kendaraan beroda empat bergerak sangat kencang (v sangat besar) ?

Kita sanggup menyampaikan bahwa makin besar momentum yang dimiliki oleh sebuah benda, semakin besar efek yang timbulkan ketika benda tersebut bertumbukkan. Kalo dirimu kurus, coba aja bertabrakan dengan temanmu yang gendut… sebaiknya jangan dicoba, lantaran niscaya ntar dirimu yang terpental dan meringis kesakitan… :)

Sebelum kita melihat kekerabatan antara momentum dan impuls, terlebih dahulu kita pahami aturan II Newton dalam bentuk momentum.

Hukum II Newton

Lho, kok tiba2 eyang Newton muncul ?

Pada pokok bahasan Hukum II Newton, kita telah berguru bahwa bila ada gaya total yang bekerja pada benda maka benda tersebut akan mengalami percepatan, di mana arah percepatan benda sama dengan arah gaya total. Jika dirimu masih bingun dengan Hukum II warisan eyang Newton, sebaiknya segera meluncur ke TKP dan pelajari dulu. Nah, apa kekerabatan antara aturan II Newton dengan momentum ? yang benar, bukan kekerabatan antara Hukum II Newton dengan momentum tetapi kekerabatan antara gaya total dengan momentum. Sekarang pahami klarifikasi Fisika Mantab berikut ini.

Misalnya ketika sebuah kendaraan beroda empat bergerak di jalan dengan kecepatan tertentu, kendaraan beroda empat tersebut mempunyai momentum. Nah, untuk mengurangi kecepatan kendaraan beroda empat niscaya diharapkan gaya (dalam hal ini gaya ukiran antara kampas dan ban ketika kendaraan beroda empat direm). Ketika kecepatan kendaraan beroda empat berkurang (v makin kecil), momentum kendaraan beroda empat juga berkurang.

Demikian juga sebaliknya, sebuah kendaraan beroda empat yang sedang membisu akan bergerak bila ada gaya total yang bekerja pada kendaraan beroda empat tersebut (dalam hal ini gaya dorong yang dihasilkan oleh mesin). Ketika kendaraan beroda empat masih diam, momentum kendaraan beroda empat = 0. pada ketika kendaraan beroda empat mulai bergerak dengan kecepatan tertentu, kendaraan beroda empat tersebut mempunyai momentum. Kaprikornus kita sanggup menyampaikan bahwa perubahan momentum kendaraan beroda empat disebabkan oleh gaya total.

Dengan kata lain, laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Ini yaitu aturan II Newton dalam bentuk momentum. Eyang newton pada mulanya menyatakan aturan II newton dalam bentuk momentum. Hanya eyang menyebut hasil kali mv sebagai “kuantitas gerak”, bukan momentum.

Secara matematis, versi momentum dari Hukum II Newton sanggup dinyatakan dengan persamaan :

Catatan = lambang momentum yaitu p kecil, bukan P besar. Kalau P besar itu lambang daya. p dicetak tebal lantaran momentum yaitu besaran vektor.

Dari persamaan ini, kita sanggup menurunkan persamaan Hukum II Newton “yang sebenarnya” untuk kasus massa benda konstan alias tetap.

Sekarang kita tulis kembali persamaan di atas :

Gampang khan ? ini yaitu persamaan Hukum II eyang Newton untuk kasus massa benda tetap, yang sudah kita pelajari pada pokok bahasan Hukum II Newton. Fisika Mantab menyebutnya di atas sebagai Hukum II Newton “yang sebenarnya”.

Terus apa bedanya penggunaan aturan II Newton “yang sebenarnya” dengan aturan II Newton versi momentum ? Hukum II Newton versi momentum di atas lebih bersifat umum, sedangkan Hukum II Newton “yang sebenarnya” hanya sanggup digunakan untuk kasus massa benda tetap. Kaprikornus ketika menganalisis kekerabatan antara gaya dan gerak benda, di mana massa benda konstan, kita sanggup menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya”, tapi tidak menutup kemungkinan untuk menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Ketika kita meninjau benda yang massa-nya tidak tetap alias berubah, kita tidak sanggup menggunakan Hukum II Newton “yang sebenarnya” (F = ma). Kita hanya sanggup menggunakan Hukum II Newton versi momentum. Contohnya roket yang meluncur ke ruang angkasa. Massa roket akan berkurang ketika materi bakarnya berkurang atau habis. Paham khan ?

Nah, kini mari kita jalan-jalan menuju Impuls…

Hubungan antara Momentum dan Impuls

Pernahkah dirimu dipukul sahabat anda ? kok ngajak berantem sih… :) coba lakukan percobaan impuls dan momentum berikut… pukul tangan seorang temanmu menggunakan jari anda. Tapi jangan yang keras ya… Fisika Mantab tidak mengajarkan dirimu untuk melaksanakan kekerasan. Gunakan ujung jari anda. Coba tanyakan kepada temanmu, mana yang lebih terasa sakit; ketika dipukul dengan cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat) atau ketika dipukul lebih lambat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul lebih lambat). Kalau dilakukan dengan benar (besar gaya sama), biasanya yang lebih sakit yaitu ketika tanganmu dipukul dengan cepat. Ketika dirimu memukul tangan temanmu, tangan dirimu dan tangan temanmu saling bersentuhan, dalam hal ini saling bertumbukan.

Ketika terjadi tumbukan, gaya meningkat dari nol pada ketika terjadi kontak dan menjadi nilai yang sangat besar dalam waktu yang sangat singkat. Setelah turun secara drastis menjadi nol kembali. Ini yang menciptakan tangan terasa lebih sakit ketika dipukul sangat cepat (waktu kontak antara jari pemukul dan tangan yang dipukul sangat singkat).

Hukum II Newton versi momentum yang telah kita turunkan di atas menyatakan bahwa laju perubahan momentum suatu benda sama dengan gaya total yang bekerja pada benda tersebut. Besar gaya yang bekerja pada benda yang bertumbukan dinyatakan dengan persamaan :

Ingat bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep impuls membantu kita ketika meninjau gaya-gaya yang bekerja pada benda dalam selang waktu yang sangat singkat. Misalnya ketika ronaldinho menendang bola sepak, atau ketika tanganmu dipukul dengan cepat.

Penerapan Konsep Impuls dalam kehidupan sehari-hari

Pada klarifikasi di atas sudah dijelaskan bahwa impuls merupakan gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Konsep ini bahwasanya sering kita alami dalam kehidupan sehari-hari. Ketika pada tubuh kita dikerjakan gaya impuls dalam waktu yang sangat singkat maka akan timbul rasa sakit. Semakin cepat gaya impuls bekerja, pecahan tubuh kita yang dikenai gaya impuls dalam waktu sangat singkat tersebut akan terasa lebih sakit. 

Karenanya, penerapan konsep impuls ditujukan untuk memperlama selang waktu bekerjanya impuls, sehingga gaya impuls yang bekerja menjadi lebih kecil. Apabila selang waktu bekerjanya gaya impuls makin lama, maka rasa sakit menjadi berkurang, bahkan tidak dirasakan.

Beberapa pola penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai berikut :

1. Sarung Tinju

Pernah nonton pertandingan Tinju di TV ? nah, sarung tinju yang digunakan oleh para petinju itu berfungsi untuk memperlama bekerjanya gaya impuls. ketika petinju memukul lawannya, pukulannya tersebut mempunyai waktu kontak yang lebih lama. Karena waktu kontak lebih lama, maka gaya impuls yang bekerja juga makin kecil. Makin kecil gaya impuls yang bekerja maka rasa sakit menjadi berkurang… ya, lumayan… untuk memperpanjang hidup para petinju .

2. Palu alias pemukul

Mengapa palu tidak dibentuk dari kayu saja, kok malah digunakan besi atau baja ? tujuannya supaya selang waktu kontak menjadi lebih singkat, sehingga gaya impuls yang dihasilkan lebih besar. Kalau gaya impulsnya besar maka paku, misalnya, akan tertanam lebih dalam

3. Matras

Matras sering digunakan ketika dirimu olahraga atau biasa digunakan para p0judo. Matras dimanfaatkan untuk memperlama selang waktu bekerjanya gaya impuls, sehingga tubuh kita tidak terasa sakit ketika dibanting. Bayangkanlah ketika dirimu dibanting atau berbenturan dengan lantai… sakit khan ? hal itu disebabkan lantaran waktu kontak antara tubuhmu dan lantai sangat singkat. Tapi ketika dirimu dibanting di atas matras maka waktu kontaknya lebih lama, dengan demikian gaya impuls yang bekerja juga menjadi lebih kecil.

4. Helm

Kalau anda perhatikan pecahan dalam helm, niscaya anda akan melihat lapisan lunak. Kaya gabus atau spons… lapisan lunak tersebut bertujuan untuk memperlama waktu kontak seandainya kepala anda terbentur ke aspal ketika terjadi tabrakan. Jika tidak ada lapisan lunak tersebut, gaya impuls akan bekerja lebih cepat sehingga walaupun menggunakan helm, anda akan pusing-pusing ketika terbentur aspal.

Ini hanya beberapa pola saja. Sisanya dipikirkan sendiri ya ….  

Sekian ya… ada yang dahinya berkerut?  

Bagaimana...sudah ada pencerahan? katakan mulai dari kini FISIKA HARUS ASYIK, maka asing seketika itu juga FISIKA MEMANG ASYIK :) Semoga bermanfaat dan tetap semangat. BRAVO!!!

Sumber http://fisikamantabb.blogspot.com

Share this post