Implus

Gambar 2. Ilustrasi impuls pada baseball

Pengertian Impuls

Perhatikanlah apa yang terjadi ketika seorang batter melakukan fly-out, seperti pada ilustrasi di atas. Ketika batter melakukan fly-out, bola baseballakan mendapatkan gaya rata-rata yang cukup besar selama tumbukan sehingga bola terpental jauh dengan kecepatan tinggi dan sangat cepat serta mengalami tekanan selama selang waktu yang sangat singkat. Menurut hukum III Newton, bola memberikan gaya reaksi pada tongkat yang sama besarnya dengan gaya yang diberikan tongkat pada bola, namun arahnya berlawanan. Gaya reaksi ini menyebabkan tongkat mengalami percepatan, tetapi karena tongkat lebih berat dibandingkan bola, percepatan tongkat jauh lebih kecil daripada percepatan bola.
Gaya rata-rata yang cukup besar dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat didefinisikan sebagai impuls. Gaya rata-rata terhadap waktu ini dapat diartikan sebagai gaya konstan selama selang waktu Δt yang akan memberikan impuls pada partikel sama besarnya dengan yang diberikan oleh gaya yang berubah terhadap waktu selama selang waktu yang sama. Prinsipnya jika F diketahui sebagai fungsi waktu, maka impuls dapat dihitung. Perhitungan tersebut akan menjadi mudah bila gaya yang bekerja pada partikel adalah konstan. Secara matematis impuls dirumuskan sebagai berikut:

I = F Δt

Dengan: I : impuls (Ns)

F: gaya (N)

Δt: interval waktu (s)

Dalam banyak situasi fisis, kita akan menggunakan aproksimasi impuls dimana kita asumsikan bahwa salah satu gaya yang bekerja pada partikel dalam waktu singkat lebih besar daripada gaya yang lainnya. Aproksimasi ini berguna untuk menganalisis situasi tumbukan yang durasinya sangat singkat. Ketika aproksimasi ini dibuat, gaya yang bekerja kita sebut gaya impulsif. Contohnya, ketika bola dipukul dengan tongkat, waktu tumbukan adalah sekitar 0,01 s dan gaya rata-rata yang diberikan tongkat pada bola dalam waktu tersebut adalah sebesar beberapa ribu newton. Oleh karena gaya kontak tersebut lebih besar daripada gaya gravitasi, metode aproksimasi impuls memperbolehkan kita mengabaikan keberadaan gaya gravitasi yang bekerja pada bola dan tongkat.

Berdasarkan Hukum II Newton F = m . a, maka:

F Δt = (m a) Δt

= (m Δv/Δt)Δt

= m Δv

Untuk massa benda konstan dan kecepatan berubah dari v₁ menjadi v₂, maka:

I = F Δt = mv2-mv1

Agar lebih jelas lagi, coba kalian lihat video berikut!

Contoh:

Sebuah bola bermassa 0,25 kg dalam keadaan diam, kemudian setelah dipukul dengan tongkat bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Berapakah besar impuls yang bekerja pada bola tersebut...
    a. 1, 75 Ns
    b. 2, 75 Ns
    c. 3, 75 Ns
    d. 4, 75 Ns
    e. 5, 75 Ns
_Jawab:
   Untuk menentukan impuls yang bekerja pada bola digunakan persamaan:

I = p₂ - p₁

I = m v₂ - m v₁

I = m (v₂ - v₁)

_{Dengan m= 0, 25 kg, v}_{₁= 0, dan v2= 15 m/s maka:}

I = (0,25 kg) (15 m/s-0)

I = 3,75 Ns

Jadi besar impuls yang bekerja pada bola adalah 3,75 Ns.
_Jawaban: C

Sebuah mobil yang massanya 1500 kg bergerak dengan kecepatan 30 m/s, tiba-tiba menabrak sebuah pohon. Mobil tersebut berhenti sesudah 0, 3 sekon mulai saat menabrak pohon. Hitunglah gaya rata-rata yang bekerja pada mobil selama tumbukan...
    a. 50.000 N
    b. 100.000 N
    c. 150.000 N
    d. 200.000 N
    e. 250.000 N
_Jawab:
Untuk menghitung gaya yang bekerja pada suatu benda selama tumbukan digunakan persamaan:

Jadi gaya rata-rata yang bekerja pada mobil selama tumbukan adalah sebesar150.000 N (tanda negatif menunjukkan arah).
Jawaban: C