Tuliskan apa yang kamu ketahui tentang impuls

Halo Quipperian! Pada kesempatan kali ini Quipper Blog akan membahas suatu topik yang menarik lho untuk kalian yaitu “Aplikasi Momentum dan Impuls dalam Kehidupan Sehari-hari”. Tahukah kamu, pentingnya pengetahuan akan konsep momentum dan impuls akan meringankan cedera bagi seorang atlet yang sedang bertanding? Atau tahukah kamu, konsep momentum dan impuls juga digunakan sebagai desain faktor keselamatan di dalam sebuah mobil sehingga dapat mengurangi angka kematian yang terjadi pada kecelakan mobil. Bagaimana? Menarik, bukan? Oleh sebab itu, pada sesi kali ini Quipper Blog akan membahas secara detail tentang: 

1. Konsep Hukum momentum dan impuls
2. Hukum kekekalan Momentum
3. Hubungan gaya Impulsif dan reaksinya terhadap tubuh
4. Contoh-contoh aplikasi momentum dan impuls dalam kehidupan sehari-hari.

Yuk, langsung saja simak pembahasan momentum dan impuls di bawah ini!

Konsep Hukum Momentum dan Impuls

Definisi Momentum dalam fisika adalah ukuran kesukaran untuk memberhentikan gerak suatu benda. Momentum merupakan besaran vektor. Secara matematis, rumusnya adalah sebagai berikut: 

Di mana 

p = momentum ( kg m/s)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda ( m/s)

Sedangkan impuls (I) adalah hasil kali gaya impulsif rata-rata (F) dan selang waktu singkat (Δt) selama gaya impulsif bekerja. Impuls merupakan besaran vektor dan arahnya searah dengan arah gaya impuls F. secara matematis, impuls dirumuskan sebagai berikut: 

Jika gaya impulsif, F, termasuk yang berubah terhadap waktu, t, dapat Quipperian gambarkan grafik F-t nya. Nilai impulsnya merupakan luasan raster di bawah grafik F-t.

Momentum dan impuls mempunyai suatu hubungan yang dikenal dengan nama teorema impuls-momentum. Bunyi teoremanya adalah “impuls yang dikerjakan pada suatu benda sama dengan perubahan momentum yang dialami benda tersebut, yaitu beda antara momentum akhir dengan momentum awalnya”. 

Secara matematis, rumusan teorema impuls-momentum adalah sebagai berikut: 

Momentum

Suatu momentum selalu melibatkan sedikitnya dua benda. Misalnya, bola billiar A dan bola billiar B. Sesaat sebelum tumbukan, bola A bergerak mendatar ke kanan dengan momentum mava dan bola B bergerak mendatar ke kiri dengan momentum mbvb. Momentum sistem partikel sebelum tumbukan tentu saja sama dengan jumlah momentum bola A dan bola B sebelum tumbukan. 

Momentum sistem partikel sesudah tumbukan tentu saja sama dengan jumlah momentum bola A dan bola B sesudah tumbukan. 

Dari peristiwa tumbukan mendatar di atas, dapat simpulkan bahwa momentum total sistem sesaat sebelum tumbukan sama dengan momentum total sistem sesaat sesudah tumbukan, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada sistem. Pernyataan ini dikenal dengan nama hukum kekekalan momentum linier. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut: 

Gaya Impulsif

Suatu benda yang mengalami pergerakan dalam selang waktu yang singkat disebut gaya impulsif. Untuk memahami konsep gaya impulsif, Quipper Blog akan memberikan ilustrasi singkat seperti ini: Pernahkah Quipperian melihat pertandingan sepakbola? Misalnya seorang penjaga gawang meletakkan bola yang diam di garis gawang, lalu menendang bola tersebut ke arah depan, menyebabkan bola tersebut bergerak ke depan menuju kawan dari penjaga gawang tersebut. Nah, kita mengetahui bahwa bola yang diam akan bergerak ketika gaya tendangan penjaga gawang pada bola. Gaya tendangan pada bola termasuk gaya kontak yang bekerja hanya dalam waktu singkat disebut gaya impulsif. Gaya impulsif mengawali suatu percepatan dan menyebabkan bola bergerak cepat dan semakin cepat. 

Untuk membahas hubungan gaya impulsif pada tubuh, Quipper Blog akan memberikan 2 ilustrasi sebagai berikut: 

Gaya impulsif menyebabkan rasa sakit pada diri apabila kontak yang terjadi pada tubuh kita dalam selang waktu yang kecil. Contohnya dalam pertandingan atau latihan judo selalu diadakan di atas matras bukan di atas lantai dan juga seorang atlet karateka selalu menarik kepalan tangannya secara cepat sewaktu melayangkan pukulan lurus pada diri lawannya. Pada kasus pertama ketika pejudo dibanting di atas matras atau lantai, impuls yang dialaminya sama. 

Namun karena selang waktu kontak antara punggung pejudo dan matras berlangsung lebih lama daripada antara punggung pejudo dan lantai, maka gaya impulsif yang dikerjakan matras pada punggung lebih kecil daripada gaya impulsif yang dikerjakan lantai pada punggung. Sebagai akibatnya, pejudo yang dibanting di matras dapat menahan rasa sakit akibat bantingan yang dialaminya. Pada kasus yang kedua, teknik karateka tersebut dimaksudkan agar selang waktu kontak antara kepalan tangan karateka dan badan lawan yang dipukulnya berlangsung sesingkat mungkin sehingga lawannya menderita gaya impulsif yang lebih besar. Jadi kesimpulannya adalah rasa sakit pada atlet disebabkan oleh gaya impulsif. 

Penerapan Konsep Momentum dan Impuls

Ada beberapa penerapan konsep impuls dan hukum kekekalan momentum linier di dalam kehidupan sehari-hari. Contohnya desain faktor keselamatan mobil (impuls) dan peluncuran roker (hukum kekekalan momentum). Prinsip dan konsep dari contoh tersebut  adalah sebagai berikut: 

a. Desain faktor keselamatan mobil

Sebuah mobil yang memperhatikan faktor keselamatan di dalamnya terdiri dari kantung udara, sabuk pengaman, rangka bodi yang kuat, dan gumpalan pada bagian depan dan belakang mobil. Desain faktor keselamatan pada mobil ditunjukkan pada gambar 5. Dalam pembuatan desain faktor keselamatan mobil menggunakan prinsip dari gaya impulsif. Bagian depan dan belakang mobil didesain agar dapat menggumpal secara perlahan ketika tabrakan yang terjadi sehingga menyebabkan selang waktu kontak lebih lama dan sangat mengurangi gaya impulsif yang akan diterima pengemudi. 

Sebuah kantung udara diletakkan di antara setir dan pengemudi dibuat dari bahan yang lunak. Hal ini dikarenakan supaya impuls yang diberikan kantong udara akan berlangsung lebih lama dan akan mengurangi gaya impulsif yang dikerjakan kantong udara pada pengemudi. Fungsi kantung udara antara lain : sebagai penyangga karena tabrakan membuat mobil berhenti dengan cepat, pengurang momentum karena pengendara bergerak ke depan dengan cepat, sebuah impuls untuk pengurang momentum pengendara sehingga menjadi nol (memberhentikan pengendara). 

Sebuah sabuk keselamatan dibuat dari bahan elastis seperti karet dan letaknya kira-kira kurang dari 50 cm. Sabuk keselamatan ini didesain untuk dapat memberikan impuls yang dapat memberhentikan pengemudi dalam selang waktu tertentu (waktu kontak) setelah pengemudi dan sabuk keselamatan menempuh jarak tertentu yang aman. Sabuk keselamatan harus dibuat dengan bahan elastis dan tidak boleh dari bahan yang kaku hal ini dikarenakan pada saat tabrakan, sabuk akan mengerjakan impuls pada tubuh pengemudi dalam waktu yang sangat singkat (mendekati nol). Hal tersebut memberikan gaya impulsif yang sangat besar yang bekerja pada tubuh pengemudi sehingga akan sangat menyakitkan pengemudi, bahkan dapat membahayakan jiwanya.

b. Gaya dorong pada roket

Sebuah roket yang akan bergerak menuju ke luar angkasa akan mengalami gaya dorong. Gaya dorong ini sesuai dengan prinsip dari perubahan momentum yaitu:

Perubahan momentum udara yang terjadi di dalam roket menyebabkan roket mengerjakan gaya vertikal ke bawah pada udara dalam roket. Sesuai dengan hukum III newton, muncul reaksi, yaitu udara dalam roket mengerjakan gaya pada roket dengan besar yang sama, tetapi arahnya berlawanan sehingga gaya yang dikerjakan udara dalam roket pada roket berarah vertikal ke atas. Gaya vertikal ke atas yang bekerja pada roket inilah yang kita sebut sebagai gaya dorong pada roket sehingga roket dapat bergerak naik (gaya dorong ke atas roket). Rumusan matematis yang terjadi pada roket adalah sebagai berikut: 

Sehingga hukum kekekalan momentum yang dikerjakan roket adalah: 

Bagaimana Quipperian sudah mulai memahami aplikasi momentum dan impuls dalam kehidupan sehari-hari? Ternyata banyak juga ya penerapan konsep dari pelajaran yang kita pelajari selama ini di kehidupan sehari-hari. Apabila Quipperian ingin memahami konsep-konsep pelajaran beserta aplikasi nya di kehidupan sehari-hari. Mari bergabung bersama Quipper Video. Karena banyak video pelajaran menarik yang dilengkapi dengan animasi yang keren-keren sehingga membantu kalian untuk memahami setiap konsep pelajaran yang kalian pelajari dengan gampang, asyik, dan menyenangkan. Ayo bergabung bersama Quipper Video!

[spoiler title=SUMBER]

Penulis: William Yohanes