Belajar dari
mana saja

Materi Momentum

Pendahuluan

Saat berada di pelabuhan kamu dapat melihat beragam jenis kapal yang ada dan melaju dengan kecepatan berbeda. 

Perhatikan gambar berikut!

Gambar 1 Kapal tanker yang akan berlabuh (sumber: cnnindonesia.com)

Gambar 1 Kapal nelayan yang akan berlabuh (sumber: cnnindonesia.com)

Jika kedua kapal ini memiliki kecepatan yang sama (v kapal tanker = v kapal nelayan ) kira-kira yang manakah yang paling sulit untuk berhenti? Ya betul, tentu saja kapal tanker yang akan lebih sulit berhenti daripada kapal nelayan. Mengapa hal itu bisa terjadi?

Ayo, kenal lebih dalam mengenai konsep momentum!

Fenomena di atas bisa kita jelaskan dengan konsep fisika, khususnya konsep momentum.

Apa Itu Momentum?

Kita semua tahu bahwa benda akan bergerak jika ada gaya yang bekerja padanya. Gaya sendiri dipengaruhi oleh massa dan percepatan. Lalu pada konsep momentum dipengaruhi oleh besaran apa ya? Bahas pengertiannya dulu yuk.

Momentum didefinisikan sebagai ukuran kesukaran untuk memberhentikan suatu benda. Perhatikan kembali ilustrasi antara kapal tanker dan kapal nelayan yang akan berlabuh. Kapal tanker dan kapal nelayan memiliki massa yang berbeda, biasanya massa kapal tanker sekitar 300.000 ton berbeda dengan kapal nelayan yaitu sekitar 10 hingga 50 ton. Berdasarkan konsep momentum, kapal tanker akan sulit untuk berhenti dibandingkan dengan kapal nelayan saat keduanya memiliki kecepatan yang sama. Gaya yang lebih besar dibutuhkan untuk menghentikan kapal tanker dibandingkan kapal nelayan karena massa kapal tanker lebih besar daripada massa kapal nelayan ( m kapal tanker> m kapal nelayan), sehingga menyebabkan momentumnya lebih besar. Hal ini menunjukan bahwa

p~m

Momentum benda (p) berbanding lurus dengan massanya (m). Semakin besar massa benda maka momentum yang dimiliki benda tersebut semakin besar. Sehingga semakin semakin sukar untuk dihentikan.

Apakah yang mempengaruhi besar kecilnya momentum hanya massa saja?

Ternyata kecepatan juga mempengaruhi momentum juga loh, kok bisa? Yuk simak penjelasannya!

Selain massa ternyata kecepatan juga berpengaruh terhadap momentum yaitu semakin cepat gerakan suatu benda maka momentumnya juga semakin besar dan semakin sukar pula untuk dihentikan. Perhatikan gambar berikut!

Gambar 3 Tendangan bola dalam adu penalti membutuhkan kecepatan yang tinggi (sumber: Kompas.id)

Adu penalti sering dinilai untung-untungan belaka. Namun, dalam konsep fisika itu tidak sepenuhnya benar. Dalam adu penalti sepak bola, konsep momentum memainkan peran penting dalam keberhasilan atau kegagalan dari sebuah tendangan penalti. Ketika seorang pemain mempersiapkan tendangan penalti, maka ia mencoba untuk memberikan momentum sebesar mungkin pada bola agar bisa melewati kiper dengan cara memberikan kecepatan tinggi dan mengarahkan bola ke sudut yang sulit dijangkau oleh kiper sehingga bola sulit untuk dihentikan. Berbeda apabila penendang tidak menendang bola dengan kecepatan yang kecil maka kiper akan lebih mudah membaca pergerakan bola sehingga kemungkinan untuk menghentikan bola oleh kiper jauh lebih besar. Hal ini menandakan bahwa semakin besar kecepatan suatu benda, maka semakin sulit benda tersebut dihentikan sehingga dapat disimpulkan:

p~v

Berdasarkan analisa di atas momentum (p) ternyata berbanding lurus dengan massa dan kecepatan sehingga dalam persamaan matematis momentum dapat kita tuliskan sebagai berikut.

p=mv

Keterangan

p = momentum (kgm/s )

m= massa benda (kg)

v= kecepatan (m/s)

Berdasarkan persamaan di atas tampak bahwa semakin besar massa dan semakin cepat benda bergerak maka momentumnya semakin besar (Nugroho, Indarti & Syifa, 2016)

Peristiwa momentum banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan video di bawah ini

Video 1. Ilustrasi keadaan kendaraan di lampu merah

Pada arus lalu lintas setiap kendaraan memiliki momentum yang berbeda. Kendaraan yang sedang berhenti nilai momentumnya nol, karena kecepatannya nol (sedang dalam posisi diam)

Momentum termasuk besaran skalar atau vektor?

Momentum diperoleh dari hasil besaran skalar massa dengan besaran vektor kecepatan sehingga momentum termasuk besaran vektor. (Paul, 1991)

Sebuah besaran fisika disebut sebagai besaran vektor dicirikan dengan nilai dan juga arah kemana besaran fisika tersebut menunjuk. Pada kasus satu dimensi, persamaan diatas dapat ditulis¬† dalam bentuk ūĚĎĚ=ūĚĎöūĚĎ£, tanpa notasi vektor karena¬† untuk¬† kasus¬† satu¬† dimensi¬† notasi vektor yang¬† menitikberatkan mengenai¬† arah vektor memang¬† biasa¬† tidak¬† ditulis,¬† dimana¬† fungsinya¬† dalam¬† menunjukkan¬† arah¬† akan¬† diwakili¬† oleh¬† tanda, yaitu tanda positif (+) atau negatif (‚Äď) yang disertai dengan perjanjian tandanya. Misalnya bila tanda positif menyatakan arah ke kanan, maka tanda negatif menyatakan arah ke kiri atau bila tanda positif menyatakan arah ke atas, maka tanda negatif menyatakan arah ke bawah, dan lain-lain (Supardi, Poerwono, Kaban, & Cahyati, 2021).

Dalam kehidupan sehari-hari suatu sistem momentum tidak terbatas pada satu benda saja, melainkan terdiri dari banyak benda. Jika sistem yang kita amati disusun oleh sejumlah benda maka momentum total sistem tersebut merupakan jumlah vektor dari momentum masing-masing benda

Gambar 4 Ilustrasi sebuah mobil dan motor dalam satu momentum sistem (sumber: canva.com)

Jika sebuah mobil mempunyai momentum p1 dan sebuah sepeda motor mempunyai momentum p2 maka:

               p1 = mv1                          p2 = m(-v2)

Sehingga total momentumnya yaitu

P = p1+p2

Perhatikan gambar berikut.

Luna sedang bermain di sebuah tempat olahraga, disana terdapat bola voli dan bola tenis yang terletak di atas meja. Tiba tiba kedua bola tersebut pada ketinggian dan kecepatan yang sama jatuh tepat di atas kaki Luna, ia pun merasa kesakitan dan efek dari bola voli terasa lebih sakit daripada bola tenis. Luna pun heran mengapa hal tersebut bisa terjadi, dan bertanya-tanya apakah mungkin jika keadaan berbalik yaitu bisakah bola tenis bisa lebih sakit daripada bola voli. Untuk membantu kebingungan Luna jawablah pertanyaan-pertanyaa berikut.

a. Deskripsikan masalah yang terdapat dalam
fenomena di atas! Informasi penting apa yang
dapat diambil?

Masalah yang terdapat dari peristiwa di atas adalah mengapa bola voli lebih sakit daripada bola tenis, dan apakah bisa bola tenis lebih sakit daripada bola voli ketika dijatuhkan.

Informasi yang dapat di ambil dari permasalahan yang ada di atas bisa kita lihat dari gambar yang tertera dalam soal yaitu:

mvoli 260gr = 0,26kg

mtenis 80gr = 0,08kg

vvoli= vvoli = 5m/s

b. Konsep fisika apa yang berhubungan dengan
permasalahan di atas?

Konsep yang berhubungan dengan ilustrasi di atas adalah konsep momentum. Momentum merupakan ukuran kesukaran untuk memberhentikan gerak suatu benda. Secara matematis momentum dapat dituliskan sebagai berikut.

p=mv

Keterangan :

p = momentum (kg m/s)

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

c. Dilihat dari peristiwa tersebut apa yang
menyebabkan bola voli lebih sakit daripada
bola tenis?

Hal ini disebabkan karena momentum bola voli lebih besar daripada bola tenis. Ketika kedua bola jatuh pada ketinggian yang sama kecepatan jatuh kedua bola akan sama tetapi massanya berbeda dimana massa bola voli lebih besar daripada massa bola tenis sehingga momentum bola voli lebih besar daripada momentum bola tenis.

d. Berapakah nilai masing-masing momentum
bola?

Diketahui:

mvoli 260gr = 0,26kg

mtenis 80gr = 0,08kg

vvoli= vvoli = 5m/s

Ditanyakan:

a. Momentum bola voli

b. Momentum bola tenis

Jawab:

a. Momentum bola voli

pvoli=mvolivvoli

pvoli=0,26kg.5m/s

pvoli=1,3kgm/s

a. Momentum bola voli

ptenis=mtenisvtenis

ptenis=0,08kg.5m/s

ptenis=0,04kgm/s

e. Jadi, mengapa bola voli lebih sakit daripada
bola tenis? Dan bagaimana caranya agar bola
tenis lebih sakit daripada bola voli?

Hal ini dikarenakan momentum bola voli lebih besar daripada momentum bola tenis dimana bola voli mempunyai momentum sebesar 1,3kg m/s dan bola tenis memiliki momentum sebesar 0,4kg m/s.

Bola tenis bisa lebih sakit jika dijatuhkan dengan cara bola tenis harus dijatuhkan pada ketinggian yang lebih tinggi dari bola voli yang mengakibatkan kecepatannya jauh lebih besar sehingga momentumnya lebih besar daripada bola voli.