Momentum dan Impuls

Momentum linear
Momentum linear atau biasa disingkat momentum didefinisikan sebagai hasil kali massa dengan kecepatan.
p = m v
Keterangan : p = momentum, m = massa (kilogram), v = kecepatan (meter/sekon)
Momentum merupakan besara vektor sehingga selain mempunyai besar, momentum juga mempunyai arah. Arah momentum sama dengan arah kecepatan benda atau arah gerakan benda.
Momentum berbanding lurus dengan massa dan kecepatan. Semakin besar massa, semakin besar momentum. Demikian juga semakin besar kecepatan, semakin besar momentum. Misalnya terdapat dua mobil, sebut saja mobil A dan mobil B. Jika massa mobil A lebih besar dari massa mobil B dan kedua mobil bergerak dengan kecepatan yang sama maka mobil A mempunyai momentum lebih besar daripada mobil B. Demikian juga jika mobil A dan mobil B mempunyai mempunyai massa sama dan mobil A bergerak lebih cepat daripada mobil B maka momentum mobil A lebih besar daripada momomentum mobil B. Apabila sebuah benda bermassa tidak bergerak atau diam maka momentum benda tersebut nol.
Satuan internasional momentum adalah kilogram meter / sekon, disingkat kg m/s.

Impuls
Impuls didefinisikan sebagai hasil kali gaya atau resultan dengan gaya dengan selang waktu.

Teorema Impuls-Momentum

Teorema impuls – momentum diperoleh dengan cara menurunkan persamaan hukum II Newton dalam bentuk momentum.
Keterangan :

Contoh soal.
1. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal dengan kelajuan 2 m/s. Kemudian bola dipukul searah dengan arah mula-mula. Lamanya bola bersentuhan dengan pemukul 1 milisekon dan kelajuan bola setelah meninggalkan pemukul adalah 4 m/s. Berapa besar gaya yang diberikan oleh pemukul pada bola ?
Pembahasan
Diketahui :
Arah gerakan bola sama sehingga kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang sama.
Ditanya : gaya F
Jawab :
2. Bola bermassa 1 kg dilempar horisontal ke kanan dengan kelajuan 10 m/s. Setelah dipukul, bola bergerak ke kiri dengan kelajuan 20 m/s. Tentukan besar impuls yang bekerja pada bola.
Pembahasan
Diketahui :
m = 1 kg, v_o = 10 m/s, v_t = -20 m/s
Arah gerakan atau arah kecepatan bola berlawanan karenanya kelajuan awal dan kelajuan akhir mempunyai tanda yang berbeda.
Ditanya : impuls (I)
Jawab :
I = m (v_t – v_o) = (1)(-20 – 10) = (1)(-30) = -30 kg m/s.
Tanda negatif menunjukan bahwa arah impuls sama dengan arah kelajuan akhir bola (ke kiri).

3. Seorang siswa memukul bola voli bermassa 0,1 kg yang pada mulanya diam. Tangan siswa tersebut bersentuhan dengan bola voli selama 0,01 detik. Setelah dipukul, bola voli bergerak dengan kelajuan 2 m/s. (a) Berapa besar gaya yang dikerjakan tangan siswa pada bola voli ? (b) Hukum III Newton menyatakan bahwa jika siswa mengerjakan gaya pada bola maka bola juga mengerjakan gaya pada siswa. Berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada siswa ? (c) Jika tangan siswa bersentuhan dengan bola voli selama 0,001 sekon, berapa besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa ?
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : gaya F
Jawab :
(a) Gaya yang dikerjakan oleh tangan siswa pada bola jika waktu kontak 0,01 sekon
(b) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,01 sekon
Hukum III Newton : F aksi = – F reaksi
Besar gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa adalah 200 Newton.
(c) Gaya yang dikerjakan oleh bola pada tangan siswa jika waktu kontak 0,001 sekon
Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa gaya yang dikerjakan bola pada tangan siswa lebih besar ketika waktu kontak lebih singkat. Gaya yang lebih besar menyebabkan tangan siswa lebih sakit. Anda dapat membuktikan hal ini ketika bermain bola voli. Jika anda memukul bola voli yang lebih keras, waktu kontak antara tangan anda dengan bola lebih singkat dibandingkan ketika anda memukul bola yang lebih lembut. Perbedaan waktu kontak menyebabkan tangan anda terasa lebih sakit ketika memukul bola yang lebih keras.