Momentum dan impuls menjelaskan apa yang terjadi saat benda bertabrakan, memantul, ditangkap, atau meledak. Panduan ini membahas rumus, grafik gaya-waktu, hukum kekekalan momentum, tumbukan, dan gaya tolak (recoil), lengkap dengan tiga contoh soal dan kesalahan yang sering membuat nilai berkurang.
Poin penting
- Momentum adalah massa dikali kecepatan: p = mv. Momentum adalah besaran vektor, satuannya kg m/s.
- Impuls adalah gaya dikali waktu: J = FΔt. Impuls sama dengan perubahan momentum.
- Luas di bawah grafik gaya-waktu adalah impuls.
- Dalam sistem tertutup, momentum total sebelum suatu kejadian sama dengan momentum total sesudahnya.
- Momentum kekal pada setiap tumbukan. Energi kinetik hanya kekal pada tumbukan lenting sempurna.
Apa itu momentum dan impuls?
Jawaban singkat: Momentum adalah seberapa banyak "gerak" yang dibawa benda: massa dikali kecepatannya (p = mv), dalam kg m/s. Impuls adalah dorongan yang mengubah momentum: gaya rata-rata dikali lamanya gaya bekerja (J = FΔt). Teorema impuls-momentum menyatakan impuls sama dengan perubahan momentum, jadi FΔt = mv − mu.
Keduanya berasal dari hukum II Newton (lihat tiga hukum Newton).
Enam rumus yang kamu perlukan untuk momentum dan impuls.
Momentum: p = m × v, dalam kg m/s. Impuls: J = F × t, dalam N s. Teorema impuls-momentum: F × t = mv − mu. Gaya: F = (mv − mu) / t, dalam newton. Kekekalan: m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂. Energi kinetik: KE = ½mv², dalam joule.
Apa itu momentum dalam fisika?
p = mv, dengan p adalah momentum (kg m/s), m adalah massa (kg), dan v adalah kecepatan (m/s).
Kecepatan punya arah, jadi momentum adalah besaran vektor. Mobil 1,000 kg yang bergerak ke timur dengan 20 m/s punya momentum 20,000 kg m/s ke timur. Jika bergerak ke barat, momentumnya 20,000 kg m/s ke barat. Pada soal satu dimensi, tunjukkan arah dengan tanda: timur +, barat −.
Apa itu impuls, dan bagaimana impuls mengubah momentum?
Impuls adalah gaya rata-rata dikali lamanya gaya bekerja: J = FΔt. Satuannya newton sekon (N s), yang sama dengan satu kg m/s.
Mulai dari F = ma, tulis a sebagai (v − u)/Δt, lalu kalikan dengan Δt. Hasilnya adalah teorema impuls-momentum:
FΔt = mv − mu = Δp
Jadi, gaya yang bekerja lebih lama menghasilkan perubahan momentum yang lebih besar, dan gaya adalah laju perubahan momentum: F = Δp/Δt. Impuls adalah vektor, searah dengan gaya total (resultan).
Bagaimana mencari impuls dari grafik gaya-waktu?
Saat kaki menendang bola, gayanya naik lalu turun. Impulsnya adalah luas di bawah grafik gaya-waktu.
Impuls adalah luas antara garis gaya-waktu dan sumbu waktu.
- Persegi panjang (gaya tetap): luas = F × t. Contoh: 50 N × 0.2 s = 10 N s.
- Segitiga (gaya naik lalu turun): luas = ½ × t × Fmax. Contoh: ½ × 0.04 × 200 = 4 N s.
- Trapesium (gaya berubah teratur dari a ke b): luas = ½ × (a + b) × t. Contoh: ½ × (10 + 30) × 2 = 40 N s.
- Luas di bawah sumbu waktu adalah impuls negatif (gaya berlawanan arah).
Kebalikannya juga berlaku. Pada grafik momentum-waktu, kemiringan (gradien) grafik adalah gaya total.
Apa bunyi hukum kekekalan momentum?
Dalam sistem tertutup (tanpa gaya luar total), momentum total sebelum suatu kejadian sama dengan momentum total sesudahnya. Untuk dua benda:
m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂
Di sini u adalah kecepatan sebelum dan v adalah kecepatan sesudah. Menurut hukum III Newton, tiap benda mendorong benda lain dengan gaya yang sama besar dan berlawanan arah, dalam waktu yang sama. Jadi, satu benda mendapat momentum persis sebesar yang hilang dari benda lain.
Apa beda tumbukan lenting dan tidak lenting?
| Jenis tumbukan | Momentum kekal? | Energi kinetik kekal? | Contoh |
|---|---|---|---|
| Lenting sempurna | Ya | Ya | Molekul gas, bola biliar yang hampir ideal |
| Tidak lenting (lenting sebagian) | Ya | Tidak, sebagian KE hilang | Tabrakan mobil yang lalu saling terpental |
| Tidak lenting sama sekali | Ya | Tidak, KE paling banyak hilang | Benda menempel dan bergerak bersama |
Untuk mengecek, jumlahkan KE = ½mv² sebelum dan sesudah. Jika totalnya sama, tumbukannya lenting sempurna; jika turun, tidak lenting. Energi yang "hilang" berubah menjadi panas, bunyi, dan perubahan bentuk benda. Panduan teorema usaha-energi kami membahas sisi energinya.
Contoh soal 1: berapa gaya yang diberikan pemukul?
Bola 0.15 kg bergerak ke arah pemukul dengan 20 m/s. Pemukul memantulkannya lurus kembali dengan 30 m/s. Kontak berlangsung 0.010 s. Cari gaya rata-ratanya.
- Ambil arah awal bola sebagai positif: u = +20 m/s, v = −30 m/s.
- Perubahan momentum: Δp = m(v − u) = 0.15 × (−30 − 20) = 0.15 × (−50) = −7.5 kg m/s.
- Gaya rata-rata: F = Δp/Δt = −7.5 ÷ 0.010 = −750 N.
- Jawaban: pemukul mendorong dengan 750 N, berlawanan dengan arah awal bola.
Contoh soal 2: dua troli yang menempel
Troli 2 kg dengan kecepatan 3 m/s menabrak troli 1 kg yang diam. Keduanya menempel.
Momentum tetap 6 kg m/s, tetapi 3 J energi kinetik hilang.
- Momentum sebelum: (2 × 3) + (1 × 0) = 6 kg m/s.
- Keduanya menempel, jadi massa total sesudahnya 2 + 1 = 3 kg.
- Momentum sesudah = momentum sebelum: 3 × v = 6, jadi v = 2 m/s.
- KE sebelum: ½ × 2 × 3² = 9 J. KE sesudah: ½ × 3 × 2² = 6 J.
- Energi kinetik hilang 3 J, jadi ini tumbukan tidak lenting sama sekali.
Contoh soal 3: gaya tolak senapan (sebuah ledakan)
Ledakan adalah tumbukan yang dibalik. Semuanya mula-mula diam, jadi momentum total nol sebelum dan sesudah.
Senapan 4.0 kg menembakkan peluru 0.010 kg dengan 400 m/s. Cari kecepatan tolak (recoil) senapan.
- Momentum sebelum = 0.
- Momentum peluru sesudah: 0.010 × 400 = 4.0 kg m/s.
- Totalnya harus tetap 0, jadi senapan punya −4.0 kg m/s.
- Kecepatan senapan: −4.0 ÷ 4.0 = −1.0 m/s, jadi senapan terdorong mundur dengan 1.0 m/s, berlawanan arah dengan peluru.
Energi kinetik bertambah dalam ledakan, karena energi kimia berubah menjadi gerak. Momentum tetap kekal.
Pesan kelas demo gratis untuk berlatih soal momentum bersama mentor, atau lihat paket dan biaya.
Mengapa airbag dan lutut yang ditekuk mengurangi gaya?
Perubahan momentum ditentukan oleh kecepatan awalmu. Karena F = Δp/Δt, Δt yang lebih lama berarti gaya yang lebih kecil.
Perubahan momentum sama, waktu berhenti sepuluh kali lebih lama, gaya tinggal sepersepuluh.
Pelompat 60 kg mendarat dengan 5 m/s, jadi perubahan momentumnya 60 × 5 = 300 kg m/s. Kaki kaku menghentikan tubuh dalam 0.05 s: gaya rata-rata = 300 ÷ 0.05 = 6,000 N. Lutut ditekuk menghentikannya dalam 0.5 s: gaya rata-rata = 300 ÷ 0.5 = 600 N, sepuluh kali lebih kecil. (Ini gaya total rata-rata; berat pelompat diabaikan.)
Airbag, sabuk pengaman, zona remuk (crumple zone), matras pengaman, helm sepeda, dan alas taman bermain yang empuk semuanya memperpanjang waktu berhenti, sehingga laju perubahan momentum dan gayanya turun.
Apa kesalahan paling umum soal momentum dan impuls?
- Mengabaikan arah. Pilih satu arah positif dan pakai terus. Bola yang memantul balik punya kecepatan akhir negatif.
- Menjumlahkan kelajuan, bukan vektor. Troli yang bergerak saling mendekat punya momentum dengan tanda berlawanan. Dalam dua dimensi, hitung sumbu x dan y terpisah, seperti pada gerak parabola.
- Mencampur satuan. 10 g adalah 0.010 kg; 10 ms adalah 0.010 s.
- Menganggap KE kekal. Lakukan ini hanya jika tumbukannya lenting sempurna.
- Lupa massa gabungan saat benda menempel.
- Memakai gaya puncak, bukan luas. Impuls adalah luas di bawah grafik gaya-waktu.
Di mana momentum dan impuls muncul di kurikulummu?
| Kurikulum | Letaknya | Yang dibahas |
|---|---|---|
| AP Physics 1 | Unit 4: Linear Momentum (10–15% dari bagian pilihan ganda) | Impuls, kekekalan, tumbukan |
| AQA GCSE Physics (8463) | 4.5.7 Momentum, hanya Higher Tier | p = mv, kekekalan; perubahan momentum (khusus physics) |
| AQA A-level Physics (7408) | 3.4.1.6 Momentum | Impuls, grafik gaya-waktu, tumbukan, ledakan (1D) |
| JEE Main 2027 | Physics Unit 3 (Laws of Motion) dan Unit 4 (Work, Energy and Power) | Impuls, kekekalan, tumbukan 1D dan 2D |
- AP Physics 1: topik Unit 4 adalah 4.1 Linear Momentum, 4.2 Change in Momentum and Impulse, 4.3 Conservation of Linear Momentum, dan 4.4 Elastic and Inelastic Collisions (Course and Exam Description resmi; panduan ujian AP Physics 1 kami).
- AQA GCSE: materi gaya 8463 meminta kamu menjelaskan airbag, sabuk pengaman, matras pengaman, helm sepeda, dan taman bermain beralas empuk. Lihat panduan GCSE Physics kami.
- AQA A-level: materi mekanika 7408 mengaitkan gaya tumbukan dengan waktu kontak (bola sepak, zona remuk, kemasan). Lihat panduan A-level Physics kami.
- JEE Main 2027: lihat silabus JEE (Main) 2027 dari NTA dan panduan JEE Main 2027 kami.
- IB, NEET, dan lainnya: cek silabus resmimu.
Bagaimana les privat 1-on-1 membantu soal momentum dan impuls
- Satu mentor khusus, live online 1-on-1, mengikuti silabus dan jadwal ujianmu sendiri: AP, GCSE, A-level, atau JEE.
- Utamakan cara. Mentor memperhatikan tiap langkah pengerjaanmu, jadi salah tanda dan salah satuan cepat ketahuan.
- PR yang dipersonalisasi dengan umpan balik untuk soal tumbukan, gaya tolak, dan grafik gaya-waktu.
- Setiap kelas direkam, laporan singkat untuk orang tua, dan kelas demo gratis untuk memulai.
Fakta diperiksa dari sumber resmi pada 7 November 2026.
FAQ
Apakah momentum besaran vektor atau skalar?
Vektor. Arahnya sama dengan arah kecepatan. Pada soal satu dimensi, tunjukkan arah dengan tanda + atau −.
Apa satuan impuls?
Newton sekon (N s). Satuan ini sama dengan kg m/s, satuan momentum, karena impuls adalah perubahan momentum.
Apakah momentum kekal pada tumbukan tidak lenting?
Ya. Momentum kekal pada setiap tumbukan dalam sistem tertutup. Hanya energi kinetiknya yang berkurang.
Apa beda momentum dan energi kinetik?
Momentum (mv) adalah vektor dan kekal pada setiap tumbukan. Energi kinetik (½mv²) adalah skalar dan hanya kekal pada tumbukan lenting sempurna.
Mengapa waktu kontak yang lebih lama mengurangi gaya?
Perubahan momentum ditentukan oleh kecepatan awal dan akhir. Gaya adalah perubahan momentum dibagi waktu, jadi waktu yang lebih lama berarti gaya yang lebih kecil. Begitulah airbag dan matras pengaman melindungimu.
Apakah momentum keluar di ujian AQA GCSE Foundation?
Tidak. Di AQA GCSE Physics (8463), bagian 4.5.7 Momentum ditandai hanya untuk Higher Tier (tingkat lanjut). Cek spesifikasi AQA untuk detailnya.
Siap mulai? Pesan kelas demo gratis dan sesi dengan konsultan, atau lihat paket dan biaya kami.