Momentum dan Impuls

 

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.

 

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Hukum kekakalan momentum menyatakan bahwa “jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem, maka momentum total sesaat sebelum sama dengan momentum total sesudah tumbukan”. ketika menggunakan persamaan ini, kita harus memerhatikan arah kecepatan tiap benda.

Contoh Aplikasi Hukum Kekekalan Momentum

Salah satu contoh aplikasi dari hukum kekekalan momentum ROKET. Percepatan roket diperoleh dengan cara yang mirip dengan bagaimana senapan memperoleh percepatan. Percepatan roket berasal dari tolakan gas yang disemburkan roket. Tiap molekul gas dapat dianggap sebagai peluru kecil yang ditembakkan roket. Jika gaya gravitasi diabaikan, maka peristiwa peluncuran roket memenuhi hukum kekekalan momentum. Mula-mula sistem roket diam, sehingga momentumnya nol. Sesudah gas menyembur keluar dari ekor roket, momentum sistem tetap. Artinya momentum sebelum dan sesudah gas keluar sama. Berdasarkan hukum kekekalan momentum, besarnya kelajuan roket tergantung banyaknya bahan bakar yang digunakan dan besar kelajuan semburan gas. Hal inilah yang menyebabkan wahana roket dibuat bertahap banyak

TUMBUKAN

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan bendabenda saling bertumbukan. Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya disebabkan karena tabrakan (tumbukan) antara dua kendaraan, baik antara sepeda motor dengan sepeda motor, mobil dengan mobil maupun antara sepeda motor dengan mobil. Demikian juga dengan kereta api atau kendaraan lainnya. Hidup kita tidak terlepas dari adanya tumbukan. Ketika bola sepak ditendang David Beckham, pada saat itu juga terjadi tumbukan antara bola sepak dengan kaki Abang Beckham. Tampa tumbukan, permainan billiard tidak akan pernah ada. Demikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika masih kecil. Masih banyak contoh lainnya yang dapat anda temui dalam kehidupan sehari-hari.

Tumbuhan atau lentingan bisa dikatakan juga sebagai pantulan, karna terjadi pada dua buah benda yang saling berpadu dan memantul akibat dari paduan tersebut.

Jenis-Jenis Tumbukan:

1. Tumbukan lenting sempurna

2. Tumbukan lenting sebagian

3. Tumbukan tidak lenting sama sekali

 

1. Tumbukan lenting sempurna

Tumbukan lenting sempurna tu maksudnya bagaimanakah ? Dua benda dikatakan melakukan Tumbukan lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sebelum tumbukan = momentum dan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik. Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada peristiwa tumbukan lenting sempurna karena total massa dan kecepatan kedua benda sama, baik sebelum maupun setelah tumbukan. Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada Tumbukan lenting sempurna karena selama tumbukan tidak ada energi yang hilang. Untuk memahami konsep ini, coba jawab pertanyaan gurumuda berikut ini. Ketika dua bola billiard atau dua kelereng bertumbukan, apakah anda mendengar bunyi yang diakibatkan oleh tumbukan itu ? atau ketika mobil atau sepeda motor bertabrakan, apakah ada bunyi yang dihasilkan ? pasti ada bunyi dan juga panas yang muncul akibat benturan antara dua benda. Bunyi dan panas ini termasuk energi. Jadi ketika dua benda bertumbukan dan menghasilkan bunyi dan panas, maka ada energi yang hilang selama proses tumbukan tersebut. Sebagian Energi Kinetik berubah menjadi energi panas dan energi bunyi. Dengan kata lain, total energi kinetik sebelum tumbukan tidak sama dengan total energi kinetik setelah tumbukan. Nah, benda-benda yang mengalami Tumbukan Lenting Sempurna tidak menghasilkan bunyi, panas atau bentuk energi lain ketika terjadi tumbukan. Tidak ada Energi Kinetik yang hilang selama proses tumbukan. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa pada peritiwa Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

2. Tumbukan lenting sebagian

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah belajar bahwa pada Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekakalan Energi Kinetik. Nah, bagaimana dengan tumbukan lenting sebagian ? Pada tumbukan lenting sebagian, Hukum Kekekalan Energi Kinetik tidak berlaku karena ada perubahan energi kinetik terjadi ketika pada saat tumbukan. Perubahan energi kinetik bisa berarti terjadi pengurangan Energi Kinetik atau penambahan energi kinetik. Pengurangan energi kinetik terjadi ketika sebagian energi kinetik awal diubah menjadi energi lain, seperti energi panas, energi bunyi dan energi potensial. Hal ini yang membuat total energi kinetik akhir lebih kecil dari total energi kinetik awal. Kebanyakan tumbukan yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari termasuk dalam jenis ini, di mana total energi kinetik akhir lebih kecil dari total energi kinetik awal. Tumbukan antara kelereng, tabrakan antara dua kendaraan, bola yang dipantulkan ke lantai dan lenting ke udara, dll. Sebaliknya, energi kinetik akhir total juga bisa bertambah setelah terjadi tumbukan. Hal ini terjadi ketika energi potensial (misalnya energi kimia atau nuklir) dilepaskan. Contoh untuk kasus ini adalah peristiwa ledakan.

3. Tumbukan tidak lenting sama sekali

Bagaimana dengan tumbukan tidak lenting sama sekali ? suatu tumbukan dikatakan Tumbukan Tidak Lenting sama sekali apabila dua benda yang bertumbukan bersatu alias saling menempel setelah tumbukan. Salah satu contoh populer dari tumbukan tidak lenting sama sekali adalah pendulum balistik. Pendulum balistik merupakan sebuah alat yang sering digunakan untuk mengukur laju proyektil, seperti peluru. Sebuah balok besar yang terbuat dari kayu atau bahan lainnya digantung seperti pendulum. Setelah itu, sebutir peluru ditembakkan pada balok tersebut dan biasanya peluru tertanam dalam balok. Sebagai akibat dari tumbukan tersebut, peluru dan balok bersama-sama terayun ke atas sampai ketinggian tertentu (ketinggian maksimum).

Gambar di bawah ini menggambarkan berbagai situasi yang melibatkan impuls mirip ledakan yang bekerja di antara dua kereta di jalur gesekan rendah. Massa gerobak berbeda di setiap situasi. Dalam setiap situasi, momentum sistem total dipertahankan karena perubahan momentum satu gerobak sama dan berlawanan dengan perubahan momentum gerobak lainnya.

Tulisan ini diambil dan diolah dari sumber:

https://www.khanacademy.org/

https://www.physicsclassroom.com/

https://physics.info/

https://www.physicsclassroom.com/class/momentum/Lesson-2/Momentum-Conservation-in-Explosions

http://blog.unnes.ac.id/wp-content/uploads/sites/806/2015/11/momentum-dan-impuls.pdf

file:///C:/Users/User/Downloads/Bab%208%20Momentum%20dan%20Impuls.pdf

https://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/BahanAjar/Asnal/Fisika/BAB%209%20Tumbukan.pdf

https://www.quipper.com/id/blog/mapel/fisika/fisika-momentum-kelas-10/

 USAHA DAN ENERGI

Pada materi sebelumnya, ktai menggunakan hukum Newton untuk menganalisis gerak benda. Informasi gaya dan massa digunakan untuk menentukan percepatan suatu benda. Informasi percepatan kemudian digunakan untuk menentukan informasi tentang kecepatan atau perpindahan suatu benda setelah periode waktu tertentu. Dengan cara ini, hukum Newton berfungsi sebagai model yang berguna untuk menganalisis gerakan dan membuat prediksi tentang keadaan akhir gerakan suatu benda. Dalam unit ini, model yang sepenuhnya berbeda akan digunakan untuk menganalisis gerakan objek. Gerak akan didekati dari perspektif usaha dan energi. Pengaruh usaha terhadap energi suatu benda (atau sistem benda) akan diselidiki; kecepatan dan / atau tinggi benda yang dihasilkan kemudian dapat diprediksi dari informasi energi.

USAHA

Ketika suatu gaya bekerja pada suatu benda sehingga menyebabkan perpindahan benda, dikatakan bahwa benda tersebut melakukan usaha. Ada tiga unsur utama untuk melakukan usaha yaitu gaya, perpindahan, dan sudut (theta). Agar suatu gaya memenuhi syarat melakukan usaha pada suatu benda, harus ada perpindahan dan gaya harus menyebabkan perpindahan. Ada beberapa contoh usaha yang dapat diamati dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya seekor kuda menarik bajak melalui ladang, seorang ayah mendorong gerobak kelontong di lorong toko bahan makanan, seorang mahasiswa baru mengangkat ransel penuh buku di bahunya, seorang atlet angkat besi mengangkat barbel di atas kepalanya, seorang atlet Olimpiade meluncurkan tolak peluru, dll. Dalam setiap kasus yang dijelaskan di sini, ada gaya yang diberikan pada suatu benda untuk menyebabkan benda tersebut dipindahkan.

Secara matematis, usaha dapat diekspresikan dengan persamaan berikut.

W = F x s

dimana :

W = Usaha (Joule)

F = gaya (Newton)

s = perpindahan (Meter)

ENERGI

Energi adalah kata yang cenderung banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Meskipun sering digunakan secara lumrah, kata ini memiliki arti fisik yang sangat spesifik.

Energi adalah ukuran kemampuan sesuatu untuk melakukan usaha. Itu bukan substansi material. Energi dapat disimpan dan diukur dalam berbagai bentuk.

Meskipun kita sering mendengar orang berbicara tentang konsumsi energi, energi tidak pernah benar-benar dimusnahkan. Itu hanya ditransfer dari satu bentuk ke bentuk lain, melakukan usaha dalam prosesnya.

 

Energi Potensial Gravitasi

Suatu benda dapat menyimpan energi sebagai hasil dari posisinya. Energi yang bersumber atau kerena posisi ini disebut sebagai energi potensial. Energi potensial adalah energi yang tersimpan dalam posisi yang dimiliki oleh suatu benda.

Contohnya adalah bola yang berat digantung pada mesin menyimpan energi saat berada pada posisi yang lebih tinggi. Demikian pula, busur yang ditarik mampu menyimpan energi sebagai hasil dari posisinya. Saat mengambil posisi (yaitu, saat tidak ditarik), tidak ada energi yang disimpan. Namun ketika posisinya diubah dari posisi kesetimbangan biasanya, busur mampu menyimpan energi berdasarkan posisinya.

Dua contoh di atas mengilustrasikan dua bentuk energi potensial yang akan dibahas dalam pembahasan ini yakni energi potensial gravitasi dan energi potensial elastis. Energi potensial gravitasi adalah energi yang tersimpan dalam suatu benda akibat posisi vertikal atau ketinggiannya. Energi tersebut disimpan sebagai hasil dari tarikan gravitasi bumi terhadap benda tersebut. Energi potensial gravitasi bola dari mesin bergantung pada dua variabel - massa bola dan ketinggian bola itu dinaikkan. Ada hubungan langsung antara energi potensial gravitasi dan massa suatu benda. Bola memiliki energi potensial gravitasi yang lebih besar. Ada juga hubungan langsung antara energi potensial gravitasi dan ketinggian suatu benda. Semakin tinggi suatu benda dinaikkan, semakin besar energi potensial gravitasinya seperti yang tertera pada gambar di bawah ini.

Hubungan tersebut diekspresikan oleh persamaan berikut:

Keterangan

EP = Energi Potensial (Joule)

m = Massa (kg)

g = Percepatan Gravitasi (m/s2)

h = Ketinggian (meter)

 

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi gerak. Sebuah benda yang memiliki gerak - baik itu gerak vertikal maupun horizontal - memiliki energi kinetik. Ada banyak bentuk energi kinetik - vibrasi (energi akibat gerak getaran), rotasi (energi akibat gerak berputar), dan translasi (energi akibat gerak dari satu lokasi ke lokasi lain). Untuk menyederhanakan masalahnya, kita akan fokus pada energi kinetik translasi. Jumlah energi kinetik translasi dimiliki suatu benda bergantung pada dua variabel: massa (m) benda dan kecepatan (v) benda. Persamaan berikut digunakan untuk merepresentasikan energi kinetik (EK) suatu benda.

Keterangan:

Ek = energi Kinetik (Joule)

m = Massa (kg)

v = kecepatan (m/s)

Persamaan ini mengungkapkan bahwa energi kinetik suatu benda berbanding lurus dengan kuadrat kecepatannya. Artinya, untuk peningkatan kecepatan dua kali lipat, energi kinetik akan meningkat empat kali lipat. Untuk peningkatan kecepatan tiga kali lipat, energi kinetik akan meningkat dengan faktor sembilan. Dan untuk peningkatan kecepatan empat kali lipat, energi kinetik akan meningkat dengan faktor enam belas. Energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatan. Seperti yang sering dikatakan, persamaan bukan hanya resep untuk pemecahan masalah aljabar, tetapi juga panduan untuk memikirkan hubungan antar besaran.

Tulisan in dambil dan diolah berdasarkan pada :
https://www.khanacademy.org/  dan  https://www.physicsclassroom.com/