Impuls dan Aplikasinya dalam Kehidupan Sehari-hari
Sahabat fisioner kali ini kita akan membahas topik tentang impuls dan aplikasinya dalam kehidupan sehari hari. Terdapat beberapa penerapan konsep impuls dalam kehidupan sehari-hari. Pernahkan sahabat fisioner memperhatikan sebuah helm? Mengapa di bagian tengah helm selalu ada gabus/spon? Nah pertanyaan ini bisa sahabat fisioner jawab setelah mempelajari topik impuls berikut ini.
Topik: Impuls dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari
Impuls
Kita telah mengetahui bahwa yang menyebabkan suatu benda diam menjadi bergerak adalah gaya. Misalnya: bola golf yang mula-mula diam akan bergerak ketika gaya pukulan stik golf anda bekerja pada bola golf tersebut. Gaya pukulan stik golf anda pada bola golf termasuk gaya kontak yang bekerja hanya dalam waktu yang singkat. Gaya seperti ini disebut gaya impulsif. Perkalian antara gaya tersebut dengan selang waktu gaya itu bekerja pada benda disebut Impuls.
Impuls adalah hasil kali antara besaran vektor gaya F dengan besaran skalar selang waktu Dt, sehingga impuls termasuk besaran vektor. Arah impuls I searah dengan arah gaya impulsif F.
Jika gaya impulsif F, yang berubah terhadap selang waktu Dt, dapat anda gambarkan grafik F-t nya, maka luas arsir dalam selang waktu Dt, dimana Dt= t2 - t1, sama dengan luas arsir di bawah grafik F-t, dengan batas nilai dari t1 sampai dengan t2 (Perhatikan gambar di atas).
| Contoh Soal |
1. Sebuah bola golf dipukul dengan gaya 20 N dalam selang waktu 0,5 sekon. Tentukan Impuls yang bekerja pada bola golf tersebut!
Penyelesaian
Diketahui
F = 20 N
Dt = 0,5 sekon
Ditanyakan: I = ……?
Jawab:
I = F. Dt = 20 N × 0,5 s = 10 Ns
Jadi besarnya impuls yang bekerja pada bola golf tersebut adalah 10 Ns.
2. Perhatikan gambar berikut!
Tentukanlah besar impulsnya!
Penyelesaian
Diketahui:
Gaya 10 N bekerja selama selang waktu t = 6 – 4 = 2 s.
Ditanyakan: I = ....?
Jawab
Besarnya impuls sama dengan Luas daerah yang diarsir di bawah grafik F terhadap t
I = (10 N) × (2 s) = 20 Ns.
Jadi besanya Impuls yang dilakukan gaya tersebut adalah 20 Ns.
3. Pada sebuah benda yang dikenai gaya bekerja impuls sebesar 200 Ns. Jika gaya bekerja dalam selang waktu 2 sekon, hitunglah besar gaya tersebut!
Penyelesaian
Diketahui:
I = 200 Ns
Dt = 2 s
Ditanyakan: F = ...?
Jawab:
I = F x Dt
200 = F x 2
F = 200/2 = 100 N
Jadi besar gaya tersebut adalah 100 N.
Dari persamaan impuls dapat disimpulkan bahwa gaya dan selang waktu berbanding terbalik. Perhatikan tabel berikut:
Gaya (N)
|
Waktu (s)
|
Impuls (Ns)
|
200
|
1
|
200
|
100
|
2
|
200
|
50
|
4
|
200
|
25
|
8
|
200
|
20
|
10
|
200
|
2
|
100
|
200
|
0,2
|
1000
|
200
|
Besarnya impuls yang dibentuk adalah sebesar 200 Ns, namun besar gaya dan selang waktu gaya tersebut bekerja pada benda bervariasi. Dari Tabel tersebut, dapat dilihat bahwa jika waktu terjadinya tumbukan semakin besar (lama), gaya yang bekerja pada benda akan semakin kecil. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa waktu kontak antara gaya dan benda sangat mempengaruhi besar gaya yang bekerja pada benda saat terjadi tumbukan.
Aplikasi Impuls dalam Keseharian dan Teknologi
Sebelum kita bahas aplikasi impuls
dalam keseharian dan teknologi, coba disimak dua kasus sederhana berikut ini:
1. Seorang anak
menendang sebongkah batu bermassa 1 kg dan bersentuhan selama 0,001 s untuk
mempercepat batu dari keadaan diam (v1 = 0) menjadi v2 =
10 m/s. Gaya impulsif yang dikerjakan batu pada kaki anak adalah:
2. Sekarang
anak itu menendang bola sepak yang juga bermassa 1 kg dan bersentuhan selama
0,01 s (sepuluh kali lebih lama daripada batu) untuk mempercepat bola dari
keadaan diam menjadi 10 m/s. Gaya impulsif yang dikerjakan bola pada kaki anak
itu adalah:
Dua kasus diatas dengan jelas
menunjukkan bahwa rasa sakit bukanlah
disebabkan oleh impuls, melainkan oleh gaya impulsif. Untuk besar impuls yang
sama, impuls yang berlangsung dalam selang waktu kontak yang lebih lama
menghasilkan gaya impulsif yang lebih kecil, sehingga lebih tidak menyakitkan
anda. Prinsip memperlama selang waktu kontak bekerjanya impuls agar gaya
impulsif yang dihasilkan menjadi lebih kecil, banyak diaplikasikan dalam
peristiwa keseharian.
1. Mengapa di bagian
dalam helm selalu ada gabus/sponnya?
Ketika terjadi
benturan, misalkan impuls yang dihasilkan oleh helm tanpa spon dan helm dengan
spon adalah sama. Tetapi selang waktu kontak antara helm dengan spon lebih lama
dibandingkan dengan helm tanpa spon. Hal ini akan menghasilkan gaya impulsif
yang lebih kecil. Gaya impulsif yang lebih kecil akan memberikan rasa sakit
yang lebih kecil. Sehingga helm dengan spon akan mengurangi rasa sakit jika
terjadi benturan.
2. Mengapa pertandingan atau latihan judo selalu
diadakan di atas matras?
Ketika pejudo dibanting di atas matras atau
lantai, impuls yang dialaminya sama. Tetapi karena selang waktu kontak antara
punggung pejudo dan matras berlangsung lebih lama daripada antara punggung
pejudo dan lantai, maka gaya impulsif yang dikerjakan matras pada punggung
lebih kecil daripada gaya impulsif yang dikerjakan lantai pada punggung.
Sebagai akibatnya, pejudo yang dibanting di lantai tidak dapat menahan rasa
sakit akibat bantingan yang dialaminya.
3. Mengapa karateka selalu menarik kepalan
tangannya secara cepat sewaktu memukul lawannya?
Ini dimaksudkan agar selang waktu kontak antara
kepalan tangan karateka dan badan lawan yang dipukulnya berlangsung sesingkat
mungkin sehingga lawannya menderita gaya impulsif yang lebih besar.
4. Mengapa ketika kita
membeli barang elektronik baru seperti TV, di dalam kardus TV tersebut pasti
ada gabus yang membungkus TV tersebut?
Ini dimaksudkan agar
ketika kardus TV itu terjatuh atau terbentur sesuatu, waktu kontak sampai
mengenai TV menjadi lebih lama. Dengan waktu kontak yang lebih lama, maka gaya
impulsif yang dihasilkan akan lebih kecil. Gaya impulsif yang kecil, akan
memungkinkan kerusakan TV bisa dihindari.
Demikianlah penjelasan tentang konsep impuls dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga memberikan wawasan dan memberikan semangat untuk senantiasa belajar fisika.
Artikel lainnya:
Posts
No comments:
Post a Comment