Perubahan Momentum dan Impuls
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| impulse/ˈɪmpʌls/ | impuls |
Mengapa airbag menyelamatkan Anda — fisika pendaratan lembut
- Saat tabrakan, momentum Anda harus turun menjadi nol. Perubahan ini tetap; Anda tidak dapat menghindarinya.
- Namun Anda dapat memilih berapa lama proses itu berlangsung — dan hal itu mengubah gaya.
- Berhenti dalam sepersekian detik dan gayanya sangat besar; berhenti selama setengah detik dan gayanya halus.
- Airbag, zona hancur, dan lutut yang ditekuk semuanya bekerja dengan memperpanjang waktu pengereman.
Impuls mengubah momentum
- Impuls adalah gaya dikalikan dengan lamanya gaya bekerja: $\vec J = \vec F\,\Delta t$.
- Teorema impuls–momentum: impuls sama dengan perubahan momentum, $\vec J = \Delta \vec p$.
- Maka $\vec F\,\Delta t = m\vec v_f - m\vec v_i$.
- Impuls diukur dalam $\text{N}\cdot\text{s}$, yang setara dengan $\text{kg}\cdot\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
Teorema impuls–momentum menyatakan bahwa impuls sama dengan perubahan ____.
$\vec J = \Delta \vec p$ — impuls sama dengan perubahan momentum.
Gaya sebesar $20\ \text{N}$ bekerja selama $0.5\ \text{s}$. Berapakah impuls, dalam $\text{N·s}$?
$J = F\Delta t = 20 \times 0.5 = 10\ \text{N·s}$.
Impuls adalah luas di bawah grafik gaya–waktu
- Ketika gaya berubah, impuls adalah luas di bawah kurva gaya–waktu.
- Lonjakan pendek dan tajam serta dorongan panjang yang halus dapat memberikan impuls yang sama.
- Luas yang sama ⇒ perubahan momentum yang sama, apa pun bentuknya.
- Inilah sebabnya kita peduli pada seluruh interaksi, bukan hanya pada puncak gayanya.
Impuls yang diberikan oleh gaya yang berubah sama dengan luas di bawah grafik gaya–waktunya.
Impuls adalah akumulasi $F\,\Delta t$ — tepat sama dengan luas di bawah kurva gaya–waktu.
Tukar gaya dengan waktu
- Untuk perubahan momentum tetap, $F$ dan $\Delta t$ berbanding terbalik: $F = \dfrac{\Delta p}{\Delta t}$.
- Waktu kontak lebih lama ⇒ gaya lebih kecil. Waktu lebih singkat ⇒ gaya lebih besar.
- Bola kriket yang ditangkap terasa kurang sakit jika tangan digerakkan mundur saat menangkap.
- Follow-through dalam olahraga melakukan kebalikan — dorongan lebih lama membangun lebih banyak momentum.
Impuls dan perubahan momentum
Impuls adalah gaya dikali waktu dan sama dengan perubahan momentum. Urutkan setiap kasus.
Bagaimana airbag mengurangi gaya pada penumpang dalam kecelakaan?
Perubahan momentum tetap. Waktu berhenti yang lebih lama $\Delta t$ membuat $F = \Delta p/\Delta t$ lebih kecil.
Untuk perubahan momentum yang sama, waktu kontak yang lebih lama berarti gayanya:
$F = \Delta p / \Delta t$: waktu $\Delta t$ yang lebih besar menghasilkan gaya yang lebih kecil.
Perubahan momentum dalam tabrakan tetap oleh kecepatan yang terlibat — airbag tidak menguranginya. Yang dikurangi airbag adalah gaya, dengan membuat waktu berhenti lebih lama ($F = \Delta p / \Delta t$). $\Delta p$ yang sama, waktu $\Delta t$ lebih lama, gaya $F$ lebih kecil.
Bola $0.5\ \text{kg}$ menabrak dinding dengan kecepatan $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dan memantul kembali dengan kecepatan $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Berapakah besar impuls dari dinding, dalam $\text{N·s}$?
$\Delta p = 0.5(-4) - 0.5(6) = -5$, sehingga impuls memiliki besar $5\ \text{N·s}$ (menjauhi dinding).
Sebuah bola $0.5\ \text{kg}$ menabrak dinding dengan $6\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ dan memantul lurus kembali dengan $4\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Menganggap "menuju dinding" sebagai positif: $\Delta p = m v_f - m v_i = 0.5(-4) - 0.5(6) = -5\ \text{kg}\cdot\tfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Impuls dari dinding adalah $5\ \text{N}\cdot\text{s}$, berarah menjauhi dinding.
Impuls $\vec J = \vec F\,\Delta t$ sama dengan perubahan momentum: $\vec F\,\Delta t = \Delta \vec p$ (teorema impuls–momentum). Ini adalah luas di bawah grafik gaya–waktu. Untuk $\Delta p$ tetap, waktu lebih lama berarti gaya lebih kecil — rahasia airbag.