93 Pernahkah anda melihat seorang atlet golf yang memukul bola golf
dengan menggunakan tongkat sehingga bola tersebut terpental jauh sampai beberapa ratus meter?
Gambar 1. Seorang atlet sedang bermain bola golf.
Seperti yang terlihat pada gambar, bola golf yang mulanya diam, akan bergerak dengan kecepatan tertentu, bukan? Peristiwa apa yang dialami bola golf
tersebut? Tahukah Anda prinsip dasar yang menjelaskan peristiwa ini? Peristiwa saat Anda memukul dan menendang benda, atau peristiwa tabrakan antara dua
benda dapat dijelaskan dengan konsep Fisika, yaitu momentum dan impuls. Bagaimanakah konsep Fisika yang bekerja pada sebuah tabrakan mobil? Dalam
hal apa sajakah konsep momentum dan impuls ini diterapkan? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, dalam bab ini akan
dibahas materi momentum dan impuls, Hukum Kekekalan Momentum, serta aplikasi keduanya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.
1. Konsep Impuls
Cobalah Anda tendang sebuah bola yang sedang diam. Walaupun kontak antara kaki Anda dan bola hanya sesaat, namun bola dapat bergerak dengan
kecepatan tertentu.
Gambar 2. Peristiwa saat Anda memukul dan menendang benda dapat dijelaskan dengan konsep Fisika, yaitu momentum dan impuls.
94 Yang menyebabkan suatu benda bergerak adalah gaya. Bola yang diam
akan bergerak ketika gaya tendangan bekerja pada bola. Gaya tendangan pada bola termasuk gaya kontak yang bekerja hanya dalam waktu yang singkat. Gaya
seperti itu disebut gaya Impulsif. Jadi, gaya impulsif mengawali suatu percepatan
dan menyebabkan bola bergerak cepat dan makin cepat. Gaya impulsif mulai dari nilai nol pada saai t
1
, bertambah nilainya secara cepat ke suatu nilai puncak, dan turun drastis secara cepat ke nol pada saat t
2
. Variasi gaya impulsif terhadap waktu ditunjukkan oleh grafik F-t pada Gambar 3.
Gambar 3. Perubahan gaya impulsif Ftterhadap waktu ketika terjadi tumbukan yang mulai pada saat t
1
dan berakhir pada saat t
2.
Oleh karena luas daerah di bawah kurva gaya impulsif sama dengan luas persegipanjang gaya rata-rata
̅ yang bekerja pada benda, grafik hubungan antara F dan t dapat digambarkan sebagai besar impuls yang terjadi pada benda.
Makin lama gaya impulsif bekerja, makin cepat bola bergerak. Jika gaya impulsif yang berubah terhadap waktu kita dekati dengan suatu gaya rata-rata
konstan ̅ Gambar 3, kecepatan bola sesaat sesudah ditendang dikerjakan gaya
impulsif adalah sebanding dengan hasil kali gaya impulsif rata-rata dan selang waktu singkat selama gaya impulsif bekerja. Hasil kali gaya rata-rata
̅ dan selang waktu singkat
Δt selama gaya impulsif bekerja disebut besaran impuls dan diberi lambang I. Dengan demikian,
̅ ̅ 1
Impuls adalah hasil kali antara besaran vektor gaya F dengan besaran skalar selang waktu Δt, sehingga impuls termasuk besaran vektor. Arah impuls I searah
dengan arah gaya impulsif F.
95 Jika gaya impulsif F, yang berubah terhadap waktu, t, dapat
digambarkan grafik F-t-nya atau grafik F-t diketahui, maka luas arsir dalam selang waktu
Δt, di mana Δt = t
2
– t
1
, sama dengan luas arsir dibawah grafik F-t, dengan batas nilai dari t
1
sampai dengan t
2
Gambar 3. Impuls = luas daerah di bawah grafik F-t
Sedangkan jika gaya impulsif yang berubah terhadap waktu diberikan fungsinya, misalnya Ft = at + b, a dan b adalah konstanta, maka impuls oleh gaya Ft
dengan batas t = t
1
sampai dengan t = t
2
dapat dinyatakan oleh integral berikut. ∫
2 Rata-rata waktu sebuah gaya untuk selang waktu
Δt = t
2
-t
1
didefinisikan sebagai:
∫ 3
Gaya rata-rata adalah gaya konstan yang memberikan impuls yang sama seperti gaya sesungguhnya dalam selang waktu
Δt. Seringkaliu gaya rata-rata pada tumbukan berguna untuk membandingkannya dengan gaya-gaya lain, seperti gaya
gesek atau gaya gravitasi. Gaya rata-rata seringkali dapat diperkirakan dengan menemukan waktu tumbukan dari suatu taksiran yang masuk akal tentang jarak
yang ditempuh salah satu benda selama tumbukan.
Contoh soal:
Seorang pemain sepak bola menendang bola sehingga bola memiliki kelajuan 25 ms. Massa bola 0,5 kg.
a. Berapa impuls yang diberikan oleh pemain kepada bola? b. Jika kaki pemain menyentuh bola selama 0,006 detik, berapa gaya rata-
rata yang diberikan kaki pada bola? Penyelesaian:
Diketahui :
Jawab:
a. Impuls yang diberikan oleh pemain kepada bola
96 b. Gaya rata-rata yang diberikan kaki pada bola
⃗ ⃗
2. Konsep Momentum
