Momentum dan Impuls (Rumus, Contoh Soal, Hubungan)

 Jembatan yang sering dilewati oleh truk besar biasanya akan lebih cepat rusak dibanding jembatan yang hanya dilewati kendaraan lebih kecil. Ternyata, hal tersebut berhubungan dan dapat dijelaskan dengan rumus momentum dan impuls dalam ilmu fisika.

Momentum dan impuls merupakan dua konsep yang memiliki hubungan. Perlu mempelajari mulai dari pengertian, relasi antara keduanya hingga rumus yang dipakai untuk menyelesaikan suatu persoalan. Simak penjelasan selengkapnya di bawah ini.

Apa Itu Momentum?

Semua benda yang bisa bergerak pasti mempunyai momentum masing-masing. Dalam fisika, pengertian momentum adalah besaran vektor yang arahnya sama dengan arah kecepatan yang dimiliki benda tersebut.

Berkaitan dengan pernyataan sebelumnya, momentum juga merujuk pada hasil kali antara berat total suatu benda dan kecepatan suatu benda. Sederhananya, momentum yaitu ukuran kesulitan untuk membuat sebuah benda berhenti bergerak.

Momentum yang dipunyai suatu benda dipengaruhi oleh 2 hal yaitu massa dan kecepatan. Apabila benda A memiliki massa yang berat, maka momentumnya pun besar. Begitu juga dengan kecepatan, momentum yang dimiliki benda B akan membesar apabila benda tersebut semakin cepat bergerak.

Mari kita pahami dengan mengambil contoh sederhana. Dua buah kersen dengan berat yang sama, namun berada di ranting yang ketinggiannya berbeda, maka kersen pada ranting yang tinggi akan lebih menyebabkan rasa sakit saat jatuh ke kaki dibandingkan kersen di ranting yang rendah.

Contoh lain adalah ketika terjadi tabrakan antara 2 kendaraan. Kendaraan yang kecepatannya lebih besar, tentu akan mengalami kerusakan yang lebih parah dibanding kendaraan satunya yang lebih lambat.

Baca: Rumus Usaha

Apa Itu Impuls?

Singkatnya, impuls adalah perubahan momentum yang membuktikan bahwa kedua konsep tersebut memang berhubungan. Impuls merupakan hasil kali antara gaya dan waktu dengan syarat selama gaya tersebut bekerja pada suatu benda.

Selain itu, impuls diartikan sebagai besaran vektor yang arahnya memiliki kesamaan dengan arah gaya. Konsep tersebut menunjukkan fakta bahwa gaya yang besar sangat diperlukan untuk menggerakkan benda yang tadinya diam maupun menghentikan benda yang tadinya bergerak.

Contoh paling mudah untuk menggambarkan impuls yakni saat seorang pemain menendang bola ke arah tertentu. Momen antara saat akan memberikan gaya pada bola tersebut dengan mengayunkan kaki sampai dengan kaki yang akhirnya menyentuh bola disebut impuls.

Baca: Hukum Newton 1, 2, 3

Rumus Momentum dan Impuls

Bagaimana cara mengetahui momentum dan impuls? Terdapat rumus yang digunakan dalam penghitungan kedua konsep fisika tersebut.

a. Penghitungan Momentum

Dalam penghitungannya, berikut rumus momentum yang digunakan:

p = m  v

Rumus tersebut menunjukkan momentum sebagai besaran vektor yang mempunyai arah. Dengan begitu, arah gerak suatu benda sudah bisa diketahui apabila besaran momentumnya ditemukan.

b. Penghitungan Impuls

Rumus untuk menghitung impuls sebagai berikut:

Walaupun impuls dan momentum merupakan dua konsep yang berkaitan, namun impuls tetap memiliki rumus yang berdiri sendiri. Artinya, rumus tersebut dipakai pada saat kecepatan dan berat total benda tidak diketahui.

Sedangkan, pada saat massa dan kecepatan jelas diketahui, maka penghitungannya menggunakan rumus yang menyatakan hubungan dua konsep tersebut.

Hubungan antara Momentum dan Impuls

Momentum dan impuls mempunyai keterkaitan yang dinyatakan dalam teorema impuls-momentum yakni impuls yang bekerja pada suatu benda, sama dengan perubahan momentum yang terjadi pada benda tersebut.

Keterkaitan antara keduanya dapat dilihat secara jelas dalam Hukum Newton II. Pernyataan dalam Hukum Newton II menekankan bahwa besar gaya yang diberikan pada benda A akan sama besarnya dengan perubahan momentum yang terjadi per satuan waktu.

Dalam persamaan matematika, hubungan antara momentum dan impuls dinyatakan sebagai berikut:

p merujuk pada perubahan momentum ( p2 – p1)

Baca: Dimensi Daya

Contoh Soal dan Pembahasan

Cara yang efektif untuk memahami rumus momentum dan impuls lebih dalam yakni dengan berlatih memecahkan soal. Berikut beberapa contoh soal seputar impuls dan momentum beserta pembahasannya lengkap:

1. Seseorang melempar sebuah bola seberat 0,15 kg dengan kelajuan 20 m/s. Setelah itu, bola dipukul menggunakan tongkat sehingga bergerak ke arah yang berbeda dengan kecepatan 20 m/s. Hitung impuls yang diberikan oleh tongkat pada bola tersebut!

Berdasarkan soal, beberapa data yang diketahui yaitu:

Berdasarkan penghitungan tersebut, dapat diketahui bahwa impulsnya sebesar – 6 Ns.

2. Mirna mengendarai sepeda motor dengan kecepatan 30 m/s. Massa dari sepeda motor tersebut sebesar 200 kg. Tentukan momentumnya!

Dari soal, dapat diketahui sebagai berikut:

Dengan begitu, momentum sepeda motor yang dikendarai Mirna sebesar 6000 kg m/s.

3. Bayu sedang memegang bola seberat 0,5 kg. Bola tersebut mulai bergerak dengan kecepatan 4 m/s. Setelah itu, Ardi memukul bola tersebut dengan memberikan gaya yang berlawanan sehingga kecepatan bola berubah menjadi 8 m/s. Apabila bola tersebut menyentuh tongkat pemukul selama 0,01 detik, maka hitunglah berapa perubahan momentum yang terjadi!

Berdasarkan soal, diketahui:

Dalam soal, hal yang ditanyakan adalah perubahan momentum yang berarti sama dengan impuls. Maka penghitungannya menjadi:

Jadi, perubahan impuls alias momentum bola tersebut sebesar – 6 m/s.

4. Truk berukuran besar dengan berat 2 ton digerakkan dengan kecepatan 72 km/jam. Saat berbelok di pertigaan, truk menabrak sebuah tiang sehingga berhenti bergerak selama 0,1 detik. Berapakah gaya (F) rata-rata pada truk tersebut saat berlangsungnya tabrakan?

Dari soal, dapat diketahui:

Sekarang, sudah paham tentang momentum dan impuls, kan? Rumus momentum digunakan untuk mengetahui seberapa besar momentum yang dipunyai oleh suatu benda yang sedang bergerak. Perubahan momentum pada suatu benda sama dengan impuls pada benda tersebut.