Impuls merupakan suatu besaran yang erat hubungannya dengan
tumbukan. Misalnya ketika seorang petinju memukul lawannya maka dikatakan
lawannya ini menerima impuls atau ketika palu memukul batu bata maka batu bata
hancur akibat menerima impuls.
Impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya impulsif rata-rata ()
dan selang waktu (∆t) selama gaya impulsif itu bekerja.
I = Impuls (N.s atau kg m/s)
F = gaya (N)
∆t = selang waktu gaya diberikan (s)
Karena F merupakan besaran vektor maka Impuls I juga
merupakan vektor yang arahnya sama dengan arah F
Momentum adalah ukuran kesukaran untuk
menggerakkan suatu benda dan didefinisikan sebagai hasil kali massa (m) dengan
kecepatan (v)
P = momentum linear (kg m/s)
m = massa benda (kg)
v = kecepatan benda (m/s)
EK = Energi kinetik benda (Joule)
momentum juga merupakan besaran vektor.
Penjumlahan momentum mengikuti aturan penjumlahan
vektor.
Teori Impuls dan Momentum
Misalnya kita akan menghitung besar impuls yang diberikan
bola yang menumbuk sebuah tembok. Impuls dapat diukur jika kita dapat mengukur gaya
rata-rata (F) yang diberikan danselang waktu (∆t) gaya
tersebut kontak dengan tembok. Karena sangat sulit untuk mengukur gaya yang
bervariasi dan juga sulit mengukur lamanya bola kontak dengan tembok karena
proses berlangsung cepat, maka untuk mengukur impuls lebih mudah menggunakan
bantuan besaran momentum.
Misalkan sebuah mobil bergerak dengan kecepatan
v1, ketika ditabrak dari belakang maka kecepatannya menjadi v2. Untuk
menghitung besar impuls yang diterima mobil adalah
Contoh penerapan hubungan antara impuls dan momentum
1. Hubungan ini menyatakan benda yang mempunyai momentum
lebih besar dapat menimbulkanimpuls atau gaya yang lebih besar. Contoh:
sebuah truk dan sebuah sepeda menabrak sebuah pohon dengan kecepatan yang sama.
Truk akan memberikan impuls yang lebih besar karena momentum truk lebih besar
(massa truk lebih besar)
2. Dalam waktu kontak yang lebih singkat dapat
menimbulkan gaya yang lebih besar. Contoh: seorang karateka yang hendak
menghancurkan sebuah papan akan memberikan kecepatan tinggi pada tangannya agar
momentumnya besar, momentum ini akan menjadi nol saat ia memberikan impuls pada
papan. Dalam memberikan impuls ini ia akan berusaha agar kontak terjadi
sesingkat mungkin sehingga gaya yang diberikannya besar.
Contoh Soal 1
Sebuah bola bermassa 0,4 kg dilempar dengan kecepatan 30 m/s
ke arah sebuah dinding di kiri kemudian bola memantul kembali dengan dengan
kecepatan 20 m/s ke kanan.
a. berapa impuls pada bola?
b. jika bola bertumbukan dengan dinding selama 0,010 s, berapa gaya yang
dikerjakan dinding pada bola?
Penyelesaian
Karena momentum merupakan besaran vektor dan memiliki arah maka kita tetapkan
acuan ke kanan sebagai sumbu x positif, maka keadaan soal dapat digambarkan
a. Dengan sumbu x ke kanan positif, maka:
p1 = m.v1 = (0,4)(–30) = –12 kg m/s
p2 = m.v2 = (0,4)(+20) = +8 kg m/s
I = p2 –p1 = +8 – (–12) = +20 kg m/s
b. F = I/∆t = 20/0,01 = 2000 N
Contoh Soal 2
A 3.00-kg steel ball strikes a wall with a speed of 10.0 m/s at an angle of
60.0° with the surface. It bounces off with the same speed and angle. If the
ball is in contact with the wall for 0.200 s, what is the average force exerted
by the wall on the ball?
Penyelesaian
Dalam persoalan ini, perubahan momentum dihitung menurut sumbu x dan sumbu y
∆Py = m(v cos 600) – m(v cos 600) = 0
∆PX = m(−v sin 600) – m(v sin 600) = −2mv sin 600
= −(2)(3.00)(10.0)(0.866) = −52.0 kg
m/s
F = ∆P/∆t = −52.0/0.200 = −260 N
sumber:https://fisikareview.wordpress.com/2014/01/18/konsep-impuls-dan-momentum/