Momentum adalah ukuran massa yang bergerak. Setiap benda yang bergerak memiliki momentum. Seperti yang didefinisikan oleh Newton, momentum suatu benda (p) adalah perkalian antara massa (m) dan kecepatan (v) benda tersebut. Dalam fisika, momentum suatu benda sama dengan massa dikalikan dengan kecepatan.
Biasanya momentum disingkat dengan huruf “p” sehingga persamaannya menjadi seperti ini:
di mana p adalah momentum, m adalah massa dan v adalah kecepatan
Dari persamaan ini, kita dapat melihat bahwa kecepatan benda dan massa memiliki pengaruh yang sama terhadap besaran momentum.
Kami memiliki lebih banyak momentum saat kami berlari daripada saat kami berjalan. Demikian pula, jika sebuah mobil dan sepeda sedang berjalan di jalan dengan kecepatan yang sama, mobil tersebut akan memiliki lebih banyak momentum (karena massanya lebih tinggi).
Momentum dapat dianggap sebagai kekuatan ketika suatu benda bergerak, artinya seberapa besar gaya yang dapat dimiliki benda itu pada benda lain. Misalnya, bola bowling (massa besar) yang didorong sangat lambat (kecepatan rendah) dapat mengenai pintu kaca dan tidak memecahkannya, sedangkan bola bisbol (massa kecil) dapat dilempar dengan cepat (kecepatan tinggi) dan memecahkan jendela yang sama. Bisbol memiliki momentum yang lebih besar daripada bola bowling. Karena momentum adalah produk dari massa dan kecepatan mempengaruhi momentum suatu benda. Seperti yang ditunjukkan, sebuah benda dengan massa besar dan kecepatan rendah dapat memiliki momentum yang sama dengan benda dengan massa kecil dan kecepatan besar. Peluru adalah contoh lain di mana momentumnya sangat tinggi, karena kecepatannya yang luar biasa.
Momentum adalah besaran vektor. Besaran vektor adalah besaran yang sepenuhnya dijelaskan oleh besaran dan arah. Untuk menggambarkan sepenuhnya momentum bola bowling 5 kg yang bergerak ke arah barat dengan kecepatan 2m/s, kita harus menyertakan informasi tentang besar dan arah bola bowling. Tidaklah cukup untuk mengatakan bahwa bola memiliki momentum 10 kg m/s; momentum bola tidak sepenuhnya dijelaskan sampai informasi tentang arahnya diberikan. Arah vektor momentum sama dengan arah kecepatan bola. Arah vektor kecepatan sama dengan arah gerak benda. Jika bola bowling bergerak ke arah barat, maka momentumnya dapat dijelaskan sepenuhnya dengan mengatakan bahwa kecepatannya 10 kg m/s ke arah barat. Sebagai besaran vektor, momentum suatu benda sepenuhnya dijelaskan oleh besaran dan arah. Arah momentum ditunjukkan oleh panah atau vektor.
Satuan momentum adalah kg m/s (kilogram meter per detik) atau N s (Newton detik).
Impuls – Impuls adalah perubahan momentum yang disebabkan oleh gaya baru; gaya ini akan menambah atau mengurangi momentum tergantung pada arah gaya; menuju atau menjauh dari objek yang bergerak sebelumnya. Jika gaya baru (N) menuju ke arah momentum benda (x), momentum x akan bertambah; oleh karena itu jika N menuju benda x dengan arah yang berlawanan, x akan melambat dan momentumnya akan berkurang.
Dalam memahami kekekalan momentum, arah momentum itu penting. Momentum dalam suatu sistem dijumlahkan menggunakan penjumlahan vektor. Di bawah aturan penjumlahan vektor, menambahkan sejumlah momentum bersama-sama dengan jumlah momentum yang sama yang bergerak ke arah yang berlawanan menghasilkan total momentum nol. Misalnya, ketika senjata ditembakkan, massa kecil (peluru) bergerak dengan kecepatan tinggi ke satu arah. Massa yang lebih besar (pistol) bergerak ke arah yang berlawanan dengan kecepatan yang jauh lebih lambat. Recoil senjata adalah karena kekekalan momentum. Pistol bergerak mundur dengan kecepatan lebih rendah daripada peluru karena massanya yang lebih besar. Momentum peluru dan momentum pistol memiliki ukuran yang persis sama tetapi berlawanan arah. Menggunakan penjumlahan vektor untuk menambahkan momentum peluru ke momentum pistol (berukuran sama tetapi berlawanan arah) memberikan total momentum sistem nol. Momentum sistem peluru senjata telah dilestarikan.
Ketika dua benda saling bertabrakan, itu disebut tabrakan. Dalam fisika, tabrakan tidak harus melibatkan kecelakaan (seperti dua mobil yang saling bertabrakan), tetapi bisa berupa kejadian di mana dua atau lebih benda bergerak mengerahkan gaya satu sama lain dalam waktu singkat.
Ada dua jenis tumbukan - elastis dan tidak elastis
Tumbukan lenting adalah tumbukan yang tidak kehilangan energi kinetik. Tabrakan elastis terjadi ketika dua benda "memantul" terpisah saat mereka bertabrakan.
Tumbukan inelastis adalah salah satu di mana sebagian energi kinetik dari benda yang bertabrakan hilang. Ini karena energi diubah menjadi jenis energi lain seperti panas atau suara. Tabrakan tidak elastis terjadi ketika dua benda bertabrakan dan tidak memantul satu sama lain.
Contoh:
Sebuah teori penting dalam fisika adalah hukum kekekalan momentum. Hukum ini menjelaskan apa yang terjadi pada momentum ketika dua benda bertabrakan. Hukum menyatakan bahwa ketika dua benda bertabrakan dalam sistem tertutup, momentum total kedua benda sebelum tumbukan sama dengan momentum total kedua benda setelah tumbukan. Momentum setiap benda dapat berubah, tetapi momentum total harus tetap sama.
Misalnya, jika bola merah bermassa 10 kg bergerak ke timur dengan kecepatan 5 m/s dan bertabrakan dengan bola biru bermassa 20 kg yang bergerak ke barat dengan kecepatan 10 m/s, berapakah hasilnya? ?
Pertama kita mengidentifikasi momentum setiap bola sebelum tumbukan:
Bola merah = 10 kg * 5 m/s = 50 kg m/s ke timur
Bola biru = 20 kg * 10 m/s = 200 kg m/s barat
Momentum yang dihasilkan adalah kedua bola = 150 kg m/s barat
Catatan: Sebuah benda yang berdiri diam memiliki momentum 0 kg m/s.
Momentum yang kita bahas di atas sebagian besar adalah momentum Linear. Ini konsisten dengan pemahaman kita tentang momentum – benda besar yang bergerak cepat memiliki momentum yang lebih besar daripada benda yang lebih kecil dan lebih lambat. Momentum linier dinyatakan sebagai p = mv
Menurut Prinsip Kekekalan Momentum Linier, dengan tidak adanya gaya eksternal, momentum total suatu sistem tidak berubah. Momentum masing-masing komponen dapat, dan biasanya memang, berubah tetapi momentum total sistem tetap konstan.
Tapi bagaimana dengan benda yang bergerak dalam lingkaran? Ternyata kita tidak bisa membayangkan momentum sudut dengan cara yang sama. Momentum sudut adalah momentum suatu benda yang berotasi atau bergerak melingkar dan sama dengan hasil kali momen inersia dan kecepatan sudut. Momentum sudut diukur dalam kilogram meter kuadrat per detik.
Benda yang berputar memiliki inersia yang terkait dengannya yang disebut momen inersia. Momen inersia seperti massa dalam momentum linier karena merupakan resistensi terhadap perubahan kecepatan rotasi ketika torsi (ekuivalen rotasi dengan gaya) diterapkan.
Momen inersia tergantung pada:
Momentum sudut dinyatakan sebagai L = Iω. Persamaan ini analog dengan definisi momentum linier sebagai p = mv. Satuan momentum linier adalah kg m/s sedangkan satuan momentum sudut adalah kg m2/s. Seperti yang kita perkirakan, sebuah benda yang memiliki momen inersia I yang besar, seperti Bumi, memiliki momentum sudut yang sangat besar. Benda yang memiliki kecepatan sudut ω yang besar, seperti sentrifugal, juga memiliki momentum sudut yang agak besar.
Kekekalan momentum sudut menjelaskan banyak fenomena. Momentum sudut total sistem tetap tidak berubah jika tidak ada torsi eksternal yang bekerja padanya. Kecepatan rotasi dapat berubah hanya dengan mengubah momen inersia.
Contoh kekekalan momentum sudut adalah saat pemain seluncur es melakukan putaran. Torsi bersih padanya sangat mendekati nol, karena gesekan antara skate dan esnya relatif kecil, dan karena gesekan diberikan sangat dekat dengan titik pivot. Akibatnya, dia bisa berputar cukup lama. Dia juga bisa melakukan hal lain. Dia dapat meningkatkan laju putarannya dengan menarik lengan dan kakinya ke dalam. Mengapa menarik lengan dan kakinya meningkatkan laju putarannya? Jawabannya adalah momentum sudutnya konstan karena torsi bersih pada dirinya sangat kecil. Tingkat putarannya meningkat pesat saat dia menarik lengannya, mengurangi momen inersianya. Pekerjaan yang dia lakukan untuk menarik lengannya menghasilkan peningkatan energi kinetik rotasi.
Ada beberapa contoh benda lain yang meningkatkan laju putarannya karena sesuatu mengurangi momen inersianya. Tornado adalah salah satu contohnya. Sistem badai yang menciptakan tornado berputar perlahan. Ketika jari-jari rotasi menyempit, bahkan di wilayah lokal, kecepatan sudut meningkat, kadang-kadang ke tingkat tornado yang dahsyat. Bumi adalah contoh lain. Planet kita lahir dari awan gas dan debu yang sangat besar, yang rotasinya berasal dari turbulensi di awan yang lebih besar. Gaya gravitasi menyebabkan awan berkontraksi, dan akibatnya laju rotasi meningkat.
Dalam kasus gerak manusia, seseorang tidak akan mengharapkan momentum sudut untuk dilestarikan ketika benda berinteraksi dengan lingkungan saat kakinya mendorong dari tanah. Astronot yang melayang di luar angkasa tidak memiliki momentum sudut relatif terhadap bagian dalam kapal jika tidak bergerak. Tubuh mereka akan terus memiliki nilai nol ini tidak peduli bagaimana mereka berputar selama mereka tidak mendorong diri mereka ke sisi kapal.
