JENIS-JENIS TUMBUKAN

1. TUMBUKAN LENTING SEMPURNA

Adalah jenis tumbukan dimana berlaku kekekalan momentum dan kekekalan

energi kinetik. Karena 2 benda yang bertumbukan tetap mempunyai kecepatan

sesudah bertumbukan tetapi berbeda dengan sebelum bertumbukan dan tidak ada

energi kinetik yang hilang selama proses tumbukan.

Contoh : Ketika dua bola billiar atau dua kelereng bertumbukan atau antara bola

elastis (Karena mendekati lenting sempurna, lenting sempurna sangat sulit

ditemukan contohnya dikehidupan sehari-hari. Tidak dapat dilihat oleh mata

telanjang.

Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak

dengan kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu

bertumbukan dan terpantul dalam arah yang berlawanan. Perhatikan bahwa

kecepatan merupakan besaran vektor sehingga dipengaruhi juga oleh arah. Sesuai

dengan kesepakatan, arah ke kanan bertanda positif dan arah ke kiri bertanda

negatif. Karena memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda memiliki

momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan

Energi Kinetik kedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah

tumbukan.

Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut :

m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2 persamaan 1

Keterangan :

m1 = massa benda 1

m2 = massa benda 2

v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan

v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan

v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan

v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan

Hukum kekekalan energi kinetik sistem sesaat sebelum dan sesudah tumbukan.

EK 1 + EK 2 = EK 1’ + EK 2

’

Tulis kembali persamaan hukum kekekalan momentum :

Tulis kembali persamaan hukum kekekalan energi kinetik :

Tulis kembali persamaan ini menjadi :

Untuk tumbukan lenting sempurna, kecepatan relatif sesaat sesudah tumbukan

sama dengan minus kecepatan relatif sesaat sebelum tumbukan. Persamaan 3

menyatakan bahwa pada tumbukan lenting sempurna, laju kedua benda sebelum

dan setelah tumbukan sama besar tetapi berlawanan arah, berapa pun massa benda

tersebut.

Koofisien Restitusi/ elastisitas tumbukan lenting sempurna

Tulis lagi persamaan 3 :

Rasio diatas inilah yang didefinisikan sebagai koefisien restitusi

e = koofisien elastisitas = koofisien restitusi. Adalah negatif perbandingan antara

kecepatan relatif sesaat sesudah tumbukan dengan kecepatan relatif sesaat

sebelum tumbukan, untuk tumbukan 1 dimensi.

2. TUMBUKAN LENTING SEBAGIAN

Hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku karena ada perubahan energi

kinetik terjadi ketika pada saat tumbukan. Bahwa sebagian besar tumbukan adalah

lenting sebagian, yaitu tumbukan yang berada di antara 2 keadaan ekstrem

tumbukan sempurna dan tumbukan tak lenting sama sekali.

Contoh : Tumbukan antara kelereng, tabrakan antara dua kendaraan, bola yang

dipantulkan ke lantai dan memantul kembali ke udara, peristiwa ledakan nuklir

Suatu tumbukan lenting sebagian biasanya memiliki koofisien elastisitas (e)

berkisar antara 0 sampai 1. 0 < e < 1, misal e = ½, e = 1/3, e = 0,6

3. TUMBUKAN TIDAK LENTING SAMA SEKALI

Adalah apabila dua benda yang bertumbukan bersatu alias saling menempel

setelah tumbukan. Sesaat setelah tumbukan kedua benda bersatu dan bergerak

bersama dengan kecepatan yang sama.

Contoh : Pada ayunan balistik di mana peluru tertanam dalam balok sasaran, dan

keduanya kemudian mengalami suatu gerak ayunan hingga ketinggian tertentu.

m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2

m1v1 + m2(0) = (m1 + m2) v’

m1v1 = (m1 + m2) v’ persamaan 1

Ketika balok dan peluru mencapai ketinggian maksimum (h), seluruh energi

kinetik berubah menjadi energi potensial gravitasi. Dengan kata lain, pada

ketinggian maksimum (h), Energi Potensial gravitasi bernilai maksimum,

sedangkan EK = 0.

Catatan :

Ketika balok dan peluru tepat mulai bergerak dengan kecepatan v’, h1 = 0. Pada

saat balok dan peluru berada pada ketinggian maksimum, h2 = h dan v2 = 0.

Persamaan hukum kekekalan energi mekanik untuk kasus tumbukan tidak lenting

sama sekali.

EM1 = EM2

EP1 + EK1 = EP2 + EK2

0 + EK1 = EP2 + 0

½ (m1 + m2)v’2 = (m1 + m2) g h persamaan 2

Untuk kasus tumbukan tidak lenting sempurna sama sekali yang melibatkan 2

benda m 1 dan m 2 dimana pada awalnya benda m 1 datang dengan kecepatan v 1

dan benda m 2 , diam, maka rasio antara energi kinetik akhir sistem dengan energy

kinetik awal sistem memenuhi persamaan :

massa benda bergerak dibagi jumlah massa

Koefisien restitusi tumbukan tak lenting sempurna

e = 0, sebab v 2’ = v 1’