Impuls ǀ Pengertian, Contoh Kasus, Analisis Kasus, Penurunan Persamaan & Diagram Impuls (Gaya-Waktu)

Gambar 1.1. Perubahan Momentum, Gaya, dan Kecepatan Tiap Selang Waktu. Kotak Kuning Menunjukkan Impuls (Perubahan Momentum) dari Nol ke Bukan Nol.
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Impuls (impulse) adalah perubahan momentum. Contohnya adalah sebuah bola bermassa yang tengah ditendang, bola menggelinding yang dihentikan, bola jatuh yang memantul, mobil yang menabrak tembok, telur jatuh yang pecah. Perubahan momentum yang kita akan bahas adalah momentum linier dahulu, baik horisontal atau vertikal. Berikut contoh analisis kasus dan penurunan persamaan (rumus)-nya.

Contoh yang akan kita analisis adalah kaki yang menendang bola. Kasus ini juga akan kita gunakan untuk menurunkan persamaan dan menggambar salah satu jenis grafik gaya-waktu (impuls). Pengkondisian kasus adalah sistem terisolasi, gerak lurus horisontal, & momentum linier.

Baca sebelumnya : Momentum Linier & Kekekalannya ǀ Pengertian, Contoh Kasus, & Penurunan Persamaan

ANALISIS SALAH SATU KASUS IMPULS ATAU PERUBAHAN MOMENTUM

Pada saat t1, bola memiliki momentum sebesar nol karena kecepatannya adalah nol. Bola belum menerima gaya sentuhan kaki, yang berarti gayanya masih nol.

Pada saat t2, bola mendapat gaya eksternal dari luar. Kaki menyentuh bola dan terjadi sedikit perubahan bentuk bola. Tetapi bola masih dalam keadaan diam atau kecepatnnya masih nol. Sentuhan kaki tentu bertahap dan disanalah gaya juga berubah. Gaya mula-mula nol kemudian naik sampai maksimal.

Pada saat t3, bola mulai mengalami perubahan kecepatan. Kaki mulai hampir lepas dari bola dan disanalah gaya eksteral berubah lagi. Gaya yang mula-mula maksimal turun sampai minimal. Momentum nya meningkat dari yang semula nol ke bukan nol karena bola sudah memiliki kecepatan.

Pada saat t4, bola sudah lepas dari kaki dan gaya eksternal dari kaki sudah berakhir. Gaya akan bernilai nol tetapi momentum nya sama dari sebelumnya. Momentum ini akan konstan terus jika sistem terisolasi. Tidak ada gaya gesek tanah. Kumungkinan bola berhenti karena terhalang tanah atau ia jatuh ke tanah efek dari gravitasi bumi.

Kita tahu untuk gerak parabola kecepatan terhadap sumbu x adalah konstan, tetapi kecepatan sumbu y-lah yang berubah. Keadaan ini masih dapat kita katakan terisolasi karena tidak ada gaya gesek dan hanya ada gaya gravitasi bumi, dimana kecepatan terhadap sumbu x konstan yang berarti momentumnya bisa dikatakan konstan.

Sentuhan kaki ke bola ini sangat cepat dan dapat mencapai 0,00 sekian detik. Adakalanya sentuhan akan berbeda seperti sangat cepat, cepat, atau agak cepat walau memiliki ayunan kaki yang sama. Perubahan momentum atau impuls-nya akan sama besar. Tetapi gayanya akan berbeda.

Saat kaki diayun, ia memiliki kecepatan dan belum timbul gaya. Saat kaki mulai kontak dengan bola timbul gaya. Jika waktu sentuh sangat cepat atau sangat kecil maka gaya akan besar. Jika waktu sentuh agak lama atau agak besar dari sebelumnya maka gayanya akan kecil.

Berikut penurunan persamaan impuls dan diagram impuls dari bola yang ditendang atau contoh yang sejenis.

Gambar 1.2. Penurunan Persamaan Impuls dari Persamaan Alternatif Hukum Newton 2
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Gambar 1.3. Diagram Gaya-Waktu dan Luas di bawah Kurva adalah Impuls. Impuls (Perubahan Momentum) dengan Waktu Tumbukan (Sentuh) Singkat atau Agak Lama Menghasilkan Impuls (Perubahan Momentum) yang Sama Besar.
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Pada gambar kiri menerangkan bahwa impuls dengan gaya berubah-ubah dapat dicari dengan membuat gaya-nya menjadi rata-rata (konstan). Hasil impuls (luas di bwah kurva) akan sama besarnya.

Baca selanjutnya : Impuls Gerak Horisontal dan Vertikal ǀ Macam-macam Contoh Kasus, Analisis Momentum, Gaya, dan Impuls Benda

Pada gambar kanan menerangkan bahwa impuls (perubahan momentum) dengan selang waktu singkat akan sama dengan impuls dengan selang waktu agak lambat. Gaya-nya yang berbeda besarnya begitupula dengan kecepatan perubahan momentumnya.

Gaya besar terjadi karena selang waktu tumbuk yang singkat dan perubahan momentumnya lebih singkat pula. Gaya kecil terjadi karena selang waktu tumbuk yang besar dan perubahan momentumnya lebih lama pula.

NB: Makna lama disini bukan berarti lama tetapi hanya lebih lama dari pembandingnya. Ia masih dalam kategori cepat tetapi tidak secepat yang paling cepat.

Baca juga :

Impuls adalah perubahan momentum, dapat berlangsung sangat cepat atau lumayan cepat. Contoh kasus yang telah kita analisis adalah gerak menendang bola. Pada kasus ini, kita telah menurunkan persamaan dan membuat grafiknya.