Hubungan impuls dan momentum dapat ditulis dengan persamaan

bacaan

sumber ilustrasi : https://www.slideshare.net/wjerlinger/041408-momen

Momentum

Momentum adalah kata yang sering kita dengar dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Kita sering mendengar kata bahwa tim olahraga dan kandidat politik memiliki “banyak momentum”. Dalam konteks ini, pembicara biasanya bermaksud untuk menyiratkan bahwa tim atau kandidat telah banyak meraih kesuksesan baru-baru ini dan akan sulit bagi lawan untuk melawannya. Atau sebuah tim yang memiliki momentum sedang bergerak dan akan berusaha keras untuk berhenti. Sebuah tim yang memiliki banyak momentum benar-benar sedang bergerak dan akan sulit dihentikan. Momentum adalah istilah fisika; itu mengacu pada kuantitas gerak yang dimiliki suatu benda. Tim olahraga yang sedang bergerak memiliki momentum. Jika sebuah benda bergerak (bergerak) maka ia memiliki momentum.

Momentum dapat didefinisikan sebagai “massa yang bergerak”. Semua benda memiliki massa; jadi jika sebuah benda bergerak, maka ia memiliki momentum. Jumlah momentum yang dimiliki suatu benda bergantung pada dua variabel: seberapa banyak benda bergerak dan seberapa cepat benda tersebut bergerak. Momentum bergantung pada variabel massa dan kecepatan. Dalam persamaan, momentum suatu benda sama dengan massa benda dikalikan kecepatan benda.

Momentum = massa • kecepatan

Dalam fisika, simbol momentum kuantitas adalah p kecil. Dengan demikian, persamaan di atas dapat ditulis ulang menjadi

p = m • v

dimana m adalah massa dan v adalah kecepatan. Persamaan tersebut menggambarkan bahwa momentum berbanding lurus dengan massa benda dan berbanding lurus dengan kecepatan benda.

Satuan momentum adalah satuan massa dikalikan satuan kecepatan. Satuan metrik standar momentum adalah kg • m / s.

Momentum sebagai Besaran Vektor

Momentum adalah besaran vektor. Sebagaimana dibahas dalam satuan sebelumnya, besaran vektor adalah besaran yang sepenuhnya dijelaskan oleh besaran dan arah. Untuk mendeskripsikan sepenuhnya momentum bola bowling 5 kg yang bergerak ke arah barat dengan kecepatan 2 m / s, Anda harus menyertakan informasi tentang besarnya dan arah bola bowling tersebut. Tidaklah cukup untuk mengatakan bahwa bola memiliki momentum 10 kg • m / s; momentum bola tidak sepenuhnya dijelaskan sampai informasi tentang arahnya diberikan. Arah vektor momentum sama dengan arah kecepatan bola. Pada satuan sebelumnya, dikatakan bahwa arah vektor kecepatan sama dengan arah gerak benda. Jika bola bowling bergerak ke barat, momentumnya dapat dijelaskan sepenuhnya dengan mengatakan bahwa bola tersebut adalah 10 kg • m / s, ke barat. Sebagai besaran vektor, momentum suatu benda sepenuhnya dijelaskan oleh besaran dan arah.

Persamaan Momentum sebagai Panduan Berpikir

Dari definisi momentum, terlihat jelas bahwa sebuah benda memiliki momentum yang besar jika massa dan kecepatannya besar. Kedua variabel sama pentingnya dalam menentukan momentum suatu benda. Pertimbangkan truk Mack dan sepatu roda yang bergerak di jalan dengan kecepatan yang sama. Massa yang jauh lebih besar dari truk Mack memberinya momentum yang jauh lebih besar. Namun jika truk Mack sedang diam, maka momentum dari sepatu roda paling kecil akan menjadi yang terbesar. Momentum benda diam adalah 0. Benda diam tidak memiliki momentum – mereka tidak memiliki “massa yang bergerak”. Kedua variabel – massa dan kecepatan – penting untuk membandingkan momentum dua benda.

Sebagaimana disebutkan di bagian sebelumnya dari pelajaran ini, momentum adalah istilah yang umum digunakan dalam olahraga. Ketika seorang penyiar olahraga mengatakan bahwa sebuah tim memiliki momentum, itu artinya tim tersebut benar-benar bergerak dan akan sulit dihentikan. Istilah momentum adalah konsep fisika. Objek apa pun dengan momentum akan sulit dihentikan. Untuk menghentikan benda seperti itu, perlu diberikan gaya terhadap gerakannya selama jangka waktu tertentu. Semakin banyak momentum yang dimiliki suatu benda, semakin sulit pula untuk berhenti. Oleh karena itu, diperlukan gaya yang lebih besar atau waktu yang lebih lama atau keduanya untuk menghentikan benda semacam itu. Saat gaya bekerja pada benda selama waktu tertentu, kecepatan benda berubah; dan karenanya, momentum benda berubah.

Konsep dalam paragraf di atas seharusnya tidak tampak seperti informasi abstrak bagi Anda. Anda juga telah mengalami ini berkali-kali saat mengemudi. Saat Anda menghentikan mobil saat mendekati tanda berhenti atau lampu lalu lintas, rem berfungsi untuk memberikan gaya pada mobil selama jangka waktu tertentu untuk mengubah momentum mobil. Sebuah benda dengan momentum dapat berhenti jika ada gaya yang diterapkan padanya selama jangka waktu tertentu.

Gaya yang bekerja selama waktu tertentu akan mengubah momentum benda. Dengan kata lain, gaya yang tidak seimbang selalu mempercepat suatu benda – baik mempercepat atau memperlambatnya. Jika gaya bekerja berlawanan dengan gerakan benda, maka akan memperlambat gerak benda. Jika suatu gaya bekerja searah dengan gerakan benda, gaya tersebut mempercepat gerak benda. Bagaimanapun, gaya akan mengubah kecepatan suatu benda. Dan jika kecepatan benda berubah, maka momentum benda berubah.

Impuls

Impulse = Perubahan momentum

Salah satu fokus unit ini adalah memahami fisika tabrakan. Fisika tumbukan diatur oleh hukum momentum; dalam tabrakan, sebuah benda mengalami gaya untuk jangka waktu tertentu yang menghasilkan perubahan momentum. Hasil dari gaya yang bekerja selama waktu tertentu adalah massa benda bertambah cepat atau lambat (atau berubah arah). Impuls yang dialami benda sama dengan perubahan momentum benda. Dalam bentuk persamaan, F • t = m • Δ v.

Momentum merupakan hasil kali antara massa dengan kecepatan benda. Setiap benda yang bergerak pasti memiliki momentum. Benda yang bergerak pada kelajuan konstan merupakan hasil kali massa dan kecepatan dinamakan momentum. Dengan konsep momentum dan impuls, perilaku benda dapat dianalisa.

Momentum

Karena kecepatan merupakan besaran vektor, maka momentum juga termasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan benda. Secara matematis, persamaan momentum dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:

p : momentum benda (kg m/s)
m : massa benda (kg)
v : kecepatan benda (m/s)

Impuls

Impuls benda didefinisikan sebagai hasil kali antara gaya dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda. Impuls temasuk besaran vektor yang arahnya sama dengan arah gaya. Untuk menghitung besar impuls dalam satu arah dapat kita gunakan persamaan berikut.

Keterangan:

I : besar impuls (Ns)
F : gaya yang bekerja pada benda (N)
Δt : selang waktu (s)

Grafik Impuls

Impuls yang dilakukan oleh sebuah gaya besarnya sama dengan luas daerah di bawah grafik terhadap waktu (grafik F terhadap t). Misalnya, gaya 10 N bekerja selama selang waktu Δt = 2 s. Impuls yang dilakukan gaya tersebut adalah 20 Ns. Luas daerah yang diarsir di bawah grafik F terhadap t sama dengan (10 N) × (2 s) = 20 Ns.

Momentum Linear

Bola yang sedang bergerak kemudian dipukul oleh pemukul, apa yang terjadi? Bola akan berbalik arah atau terjadi perubahan kecepatan. Perubahan terjadi karena gaya pada pemukul atau karena adanya impuls. Bila impuls kita sebut I, kecepatan bola mula-mula adalah v0 dan kecepatan bola setelah dipukul adalah vt Kita bisa menuliskan persamaan yang menghubungkan impuls dan perubahan kecepatan sebagai :

sehingga :

Besaran massa dikalikan dengan kecepatan disebut momentum linear, diberi simbol p. Persamaan di atas bisa kita katakan impuls akan menyebabkan terjadinya perubahan momentum. Impuls adalah besaran vektor dengan satuan N det, momentum memiliki satuan satuan massa dikalikan satuan kecepatan atau kg m/det. 1 N = 1 kg m/det. Kecepatan merupakan besaran vektor dan massa adalah besaran skalar. Momentum merupakan besaran vektor dengan arah sama dengan arah kecepatan.

Jika kita tinjau pada satu dimensi saja maka tanda vektor dapat kita hilangkan. Dengan menggabungkan persamaan impuls pada materi impuls dan persamaan diatas bisa kita nyatakan hubungan antara gaya dengan perubahan momentum.

Pada persamaan diatas  merupakan hukum Newton II dalam bentuk momentum.

“Gaya adalah perubahan momentum linear persatuan waktu.”

Hubungan Momentum Dan Impuls

Sebuah benda yang massanya m mula-mula bergerak dengan kecepatan v0. Kemudian dalam selang waktu Δt kecepatan benda tersebut berubah menjadi v. Menurut hukum II Newton, jika benda menerima gaya yang searah dengan gerak benda, maka benda akan dipercepat. Percepatan ratarata yang disebabkan oleh gaya F sebagai berikut.

Menurut definisi, percepatan rata-rata adalah perubahan kecepatan persatuan waktu. Jadi, persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut.

Jika t adalah waktu untuk mengubah kecepatan dari v0 menjadi v atau sama dengan lamanya gaya bekerja, maka dari kedua persamaan di atas kita dapatkan persamaan sebagai berikut.

Keterangan:

I : besar impuls (Ns)
m : massa benda (kg)
v : besar kecepatan (kelajuan) akhir benda (m/s)
v0 : kecepatan (kelajuan) mula-mula benda (m/s)
Δp : besar perubahan momentum (kg m/s)
F : besar gaya yang bekerja pada benda (N)
Δt : selang waktu (s)

Persamaan di atas menyatakan bahwa impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya.