Ngopi - Momentum, Impuls dan Tumbukan

Impuls, momentum, tumbukan ... ini apa sih sebenernya? Istilah baru banget ya kayaknya. Eh ya, pekan lalu sudah sempat kan bahas tentang impuls dan momentum. 

Nah, biar enggak lupa, kali ini akan dibahas lagi ya. Biar lebih paham dan makin joz deh. Tenang, ini bukan materi susah kok. cap cussss

1. 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 Anda gunakan persamaan berikut:

I = F Δt 

Keterangan: I = impuls (Ns) 

F = gaya (N) 

Δt = sekon (s)

2. Momentum 

Momentum sebuah benda didefinisika sebagai hasil kali massa dengan kecepatannya. Berdasarkan definisi tersebut, momentum termasuk besaran vektor. Hal ini berarti, momentum memiliki besar dan arah. Benda- benda yang massanya besar dan bergerak, memiliki momentum yang besar. Sebagai contoh,kapal laut berkecepatan rendah, tetapi karena memiliki massa yang sangat besar, kapal laut memiliki momentum yang sangat besar, kapal laut memiliki momentum yang besar. 

Secara matematis, persamaan momentum sebuah benda dapat dituliskan 

p = mv 

Dengan :

m = massa benda (kg) 

v  = Kecepatan benda (m/s) 

p  = Momentumbenda (kg m/s)

3. Hukum Kekekalan Momentum 

Persamaan F Δt = Δp yang telah kita turunkan menyatakan bahwa momentum suatu sistem dapat berubah jika ada gaya dari luar yang bekerja pada sistem itu. Tanpa adanya gaya luar ini momentum sistem tidak berubah (Δp = 0) atau momentum sistem kekal. Sebagai gambaran kita tinjau sebuah senapan yang menembakkan peluru. 

Sistem kita anggap terdiri atas peluru dan senapan. Pada sistem ini tidak ada gaya luar yang bekerja, sehingga kita harapkan momentum sistem tidak berubah. Setelah peluru ditembakkan ternyata senapan tertolak ke arah belakang. Apakah benar momentum sistem tidak berubah? Bukankah momentum peluru mengalami perubahan setelah penembakan? Memang benar momentum peluru mengalami perubahan yaitu dari nol (sebelum penembakan), menjadi tidak nol (sesudah penembakan)! Akan tetapi kita harus ingat bahwa senapan juga mengalami perubahan momentum. Momentum senapan setelah penembakan ini sama dengan momentum peluru, tetapi arahnya berlawanan. Akibatnya momentum system (momentum senapan + momentum peluru) sama dengan nol, yaitu sama dengan momentum mula-mula. Dengan kata lain momentum kekal. 

Di sini dua buah bola yang masing-masing bermassa m1 dan m2 bergerak dengan kecepatan v1 dan v2 (gambar (a)). Kemudian kedua benda bertumbukan (gambar (b)) dan setelah bertumbukan kecepatan masing-masing benda menjadi v1’ dan v2’. Karena tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem tersebut, maka momentum sistem kekal, artinya momentum sebelum dan sesudah tumbukan sama. 

p sebelum tumbukan = p sesudah tumbukan 

Persamaan tersebut dinamakan Hukum Konservasi Momentum yang menyatakan: "Jika tidak ada gaya luar, maka momentum sistem sebelum dan sesudah tumbukan kekal". 

4. Tumbukan 

Banyak kejadian dalam kehidupan sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan konsep momentum dan impuls. Di antaranya peristiwa tumbukan antara dua kendaraan. Salah satu penggunaan konsep momentum yang penting adalah pada persoalan yang menyangkut tumbukan. Berdasarkan sifat kelentingan atau elastisitas benda yang bertumbukan, tumbukan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian, dan tumbukan tidak lenting sama sekali. 

1) Tumbukan Lenting Sempurna 

Tumbukan lenting sempurna (elastik) terjadi di antara atom-atom, inti atom, dan partikel-partikel lain yang seukuran dengan atom atau lebih kecil lagi. Dua buah benda dikatakan mengalami tumbukan lenting sempurna jika pada tumbukan itu tidak terjadi kehilangan energi kinetik. Jadi, energi kinetik total kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap. Oleh karena itu, pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum konservasi momentum dan hukum konservasi energi kinetik. Tumbukan lenting sempurna hanya terjadi pada benda yang bergerak saja. 

2) Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali 

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, terjadi kehilangan energi kinetik sehingga hukum konservasi energi mekanik tidak berlaku. Pada tumbukan jenis ini, kecepatan benda-benda sesudah tumbukan sama besar (benda yang bertumbukan saling melekat). Misalnya, tumbukan antara peluru dengan sebuah target di mana setelah tumbukan peluru mengeram dalam target. 

3) Tumbukan Lenting Sebagian 

Sebagian besar tumbukan yang terjadi antara dua benda adalah tumbukan lenting sebagian. Misalnya, bola tenis yang bertumbukan dengan raket atau bola baseball yang dipukul. Analisis tumbukan tidak lenting sebagian melibatkan koefisien restitusi (e). Pada tumbukan lenting sebagian, kecepatan awal bola dengan kecepatan bola sesudah tumbukan berbeda. Pada tumbukan lenting sebagian, harga koefisien restitusi 0<e<1 

5. Koefisien Restitusi 

Setelah pada diskusi sebelumnya siswa berdiskusi tentang masalah tumbukan, apa itu tumbukan lenting sempurna, lenting sebagian, tumbukan tak lenting, serta hubungan koefisien restitusi benda terhadap masing-masing jenis tumbukan. Maka untuk pertemuan berikutnya siswa melakukan percobaan sederhana untuk menentukan nilai koefisien restitusi suatu benda. Telah diketahui sebelumnya, bahwa: koefisien restitusi didefinisikan sebagai harga negatif dari perbandingan antara besar kecepatan relatif kedua benda setelah tumbukan dan sebelum tumbukan. 

e = 1 untuk tumbukan elastis 

0 < e < 1 untuk tumbukan tidak elastis 

e = 0 untuk tumbukan tidak elastis sempurna 

6. Roket Air Sederhana 

Setelah roket dijalankan maka pada roket akan didapat percepatan. Percepatan yang diperoleh roket ini mirip dengan percepatan yang diterima oleh senapan setelah menembakkan pelurunya. Percepatan roket diperoleh dari tolakan gas yang disemburkan roket itu. Tiap molekul gas dapat dianggap sebagai suatu peluru kecil yang ditembakkan roket. Dalam sistem ini momentum total roket dan momentum gas senantiasa sama selama tidak ada gaya luar (diabaikan). 

Masih bingung? Boleh kok, cek materinya lagi dari video berikut ya

Setelah membaca materi hari ini, tugas kalian berikutnya ada di bawah