Home BAHAN BELAJAR FISIKA Jenis Tumbukan Dan Pembahasan Pola Soal

Jenis Tumbukan Dan Pembahasan Pola Soal

by CerdaskanKita
Pada artikel sebelumnya telah diterangkan bahwa tumbukan merupakan salah satu insiden yang memperlihatkan adanya kekekalan momentum. Untuk semua jenis tumbukan central yang terjadi antara dua benda, maka  jumlah momentum setelah tumbukan akan sama dengan jumlah momentum sebelum tumbukan apabila tak ada gaya eksternal yang mempengaruhinya. Tumbukan central merupakan tumbukan antara kedua benda dimana pada ketika terjadi tumbukan, kecepatan masing-masing benda menuju ke sentra benda.

Jenis-jenis Tumbukan

Berdasarkan peta konsep di atas, maka kita sanggup membedakan tumbukan menurut tingkat kelentingannya. Berdasarkan tingkat kelentingannya (bergantung pada koefisien restitusinya) maka tumbukan sanggup dibedakan menjadi tumbukan lenting dan tumukan tak lenting.

Secara umum, tumbukan dibedakan menjadi tiga jenis adalah :

  1. Tumbukan Lenting Sempurna
    Dua buah benda dikatakan mengalami tumbukan lenting tepat apabila pada tumbukan tersebut tak ada energi yang hilang sesampai lalu berlakulah aturan kekelan energi kinetik. Jika dua benda bertumbukan lenting sempurna, maka koefisien restitusinya sama dengan satu. Dengan begitu, sanggup disimpulkan bahwa pada tumbukan lenting tepat akan berlaku :

    1. Hukum Kekekalan Momentum

      m1v1 + m2v2 = m1v1‘ + m2v2
      Dengan :

      m1 = massa benda 1 (kg)
      m2 = massa benda 2 (kg)
      v1 = kecepatan awal benda 1 (m/s)
      v2 = kecepatan awal benda 2 (m/s)
      v1‘ = kecepatan simpulan benda 1 (m/s)
      v2‘ = kecepatan simpulan benda 2 (m/s)

    2. Hukum Kekekalan Energi Kinetik

      ½ m1v12 + ½ m2v22 = ½ m1v12 + ½ m2v22

    3. Koefisien Restitusi (e = 1)
      Berikut rumus koefisien restitusi yang berlaku untuk semua jenis tumbukan.

      e = – (v1‘ – v2‘)
      (v1 – v2)
    Contoh Soal :

    1. Jika benda bermassa 2 kg bergerak ke timur dengan kecepatan 4 m/s dan bertumbukan lenting tepat dengan benda bermassa 1 kg yang bergerak ke barat dengan kecepatan 6 m/s, maka berapakah kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan?
      Pembahasan :
      Ingat bahwa momentum merupakan besaran vektor maka perhatikan arah kecepatan dalam penjumlahannya. Untuk tujuan praktis, apabila kecepatan ke kanan atau ke atas, maka gunakan tanda posisitf sebaliknya, apabila kecepatan ke kiri atau ke bawah gunakan tanda negatif. 

      Dari soal diketahui :
      m1 = 2 kg ; v1 = 4 m/s (ke kanan)
      m2 = 1 kg ; v2 = -6 m/s (ke kiri)
      e = 1

      Dari koefisien restitusi :

      e = – (v1‘ – v2‘)
      (v1 – v2)
      1 = – (v1‘ – v2‘)
      (4 -(-6))

      -10 = v1‘ – v2
      v1‘ = v2‘ – 10 ……..(1)

      Dari aturan kekekalan momentum :
      m1v1 + m2v2 = m1v1‘ + m2v2
      ⇒  2(4) – 1(6) = 2v1‘ + 1v2
      ⇒  8 – 6 =  2v1‘ + v2
      ⇒  2 = 2v1‘ + v2‘ …….(2)

      Substitusi persamaan 1 ke persamaan 2 :
      2 = 2v1‘ + v2

      ⇒  2 = 2(v2‘ – 10) + v2
      ⇒ 2 = 2v2‘ – 20 + v2
      ⇒ 22 = 3v2
      ⇒ v2‘ = 22/3 m/s (ke kanan)

      Selanjutnya,
      v1‘ = v2‘ – 10
      ⇒ v1‘ = 22/3 – 10
      ⇒ v1‘ = -8/3 m/s (ke kiri)

  2. Tumbukan Lenting Sebagian
    Pada tumbukan lenting sebagian, ada energi yang hilang sesampai lalu tak berlaku aturan kekekalan energi kinetik. Meski begitu, pada tumbukan ini juga berlaku aturan kekekalan momentum dan dengan koefisien restitusi di antara 0 hingga 1 (0 < e < 1).

    Contoh Soal :

    1. Jika bola bermassa 2 kg bergerak dengan kecepatan 4 m/s dan bertumbukan dengan bola bermassa 1 kg yang bergerak dari arah berlawanan dengan kecepatan 6 m/s, maka berapakah kecepatan masing-masing benda setelah tumbukan? (e = 0,8).
  3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali
    Ketika dua benda bertumbukan tak lenting sempurna, maka setelah tumbukan kedua benda akan saling melekat sesampai lalu mereka akan bergerak dengan kecepatan yang sama ke arah yang sama. Pada tumbukan lenting tak sempurna, berlaku :

    1. Hukum Kekekalan Momentum
      Karena kecepatan benda setelah tumbukan sama besar, maka rumus kekekalan momentum sanggup disimpelkan menjadi :

      m1v1 + m2v2 = (m1+ m2) v’
      Dengan :

      m1 = massa benda 1 (kg)
      m2 = massa benda 2 (kg)
      v1 = kecepatan awal benda 1 (m/s)
      v2 = kecepatan awal benda 2 (m/s)
      v’ = v1‘ = v2‘ = kecepatan simpulan benda (m/s)

    2. Koefisien restitusi (e = 0)
    3. Kecepatan benda setelah tumbukan sama
    Contoh Soal :

    1. Sebuah peluru bermassa 10 gram ditembakkan dengan kecepatan 40 m/s dan tertanam pada sebuah balok bermassa 0,99 kg yang mula-mula diam. Hitunglah kecepatan balok setelah ditembak.
       Pada artikel sebelumnya telah diterangkan bahwa tumbukan merupakan salah satu insiden yang  JENIS TUMBUKAN DAN PEMBAHASAN CONTOH SOAL
      Pembahasan :
      Dari rumus HKM, diperoleh :

      v’ = mpvp + mbvb
      (m1+ m2)
      v’ = 0,01(40) + 0,99(0)
      (0,01 + 0,99)
      v’ = 0,4
       1

       v’ = 0,4 m/s

      Karena v’ = vp’ = vb’, maka kecepatan balok setelah ditembak merupakan 0,4 m/s.

Baca Juga:   Hubungan Jarak Benda Dan Jarak Bayangan Pada Cermin Cembung

You may also like