Jenis-Jenis Tumbukan Berdasarkan Nilai Koefisien Restitusinya

Terdapat peristiwa yang berbeda, pertama Jono bermai bilyard kemudia meusuk bola putih ke sasaran bola nomor satu. Kedua Joni mejatuhkan bola tenis meja (ping pong) ke lantai dari ketiggia tertentu. Ketiga Jonet meenembakan peluru ke arah balok balistik yang digantung  pada sebuah tali. Coba cermati peristiwa diatas, ketiganya mengalami proses yang sama.proses apakah itu? Yupsss, tepat sekali yaitu proses tumbukan. Namun kalau diperhatikan lebih teliti proses tumbukan pada masing-masing peristiwa berbeda. Pada peristiwa Jono bermai bilyard ketika meususuk bola putih ke arah bola nomor satu masing-masing memiliki kecepatan dan arah tumbukan yang berbeda setelah bertumbuka. Peristiwa kedua Joni mejatuhkan bola tenis meja dari ketinggian tertetu. Bola tenis meja meumbuk lantai akan tetapi tiggi patulan bola teis meja terhadap lantai semakin berkurang. Peristiwa yang ketiga Jonet menembakan peluru ke arah balok balistik yang digatung pada sebuah tali. Terjadi tumbukan pada peluru dan balok balistik sehigga peluru bersarang bersama-sama dengan kecepatan da arah yang sama. Ketiga peristiwa diatas merupakan cotoh peristiwa tumbukan dalam kehidupan sehari-hari. Jadi untuk lebih jelasnya pada postigan kali ini kita aka membahas tetang jenis-jenis tumbukan. Sebelumya kita telah mempelajari hukum kekekalan mometum diharapkan materi tersebut telah dipahami dan dikuasai sehingga mempermudah saudara dalam memahami dan mempelajari jenis-jenis tumbukan berdsarkan nilai koefisien restitusinya.

Jika terdapat peristiwa sebuah benda yang bergerak mengenai sebuah beda yang lainya yag sedang bergerak atau diam, maka hal tersebut bisa dikatakan sebagai suatu peristiwa tumbukan. Seperti tumbukan dua buah bola bilyard, tumbukan dua buah sepeda motor, tumbukan bus degan mobil sedan. Supaya tidak salah kosep kita perlu membatasi tumbukan yag aka kita bahas selajutya adalah tumbukan antara dua benda dengan arah gerak berhimpit dengan garis penghubunng titik berat kedua benda, sehingga arah kedua benda yag bertumbukan berimpit denga garis-garis peghubungnya. Energi sistem tumbukan tidak selalu tetap karena ada sebagian energi yang diubah menjadi kalor atau panas ketika pada saat bertumbukan. Sedangkan jumlah mometum sistem selalu tetap.

Jenis-jenis tumbukan berdasarkan nilai koefisie restitusinya :

a.    Tumbukan Lenting Sempurna (e = 1)

Tembukan lenting sempurna adala tumbukan antara dua benda dimana setelah tumbukan  masing-masing benda mental, kemudia bergerak degan kecepatan dan arah yang berbeda.  sebagai contoh adalah tumbukan pada bola bilyard, tumbukan pada kelereng dll. Pada tumbukan leting sempura jumlah energi kinetik sebelum da sesudah tumbukan adalah tetap. Sehigga pada tumbukan lenting sempurna berlaku, ketentuan sebagai berikut:

Hukum kekekalan momentum

Hukum kekekalan energi kinetik

Persamaan (i) dibagi dengan persamaan (ii) maka diperoleh:

Persamaan di atas secara umum di tulis sebagai:

Dimana faktor e adalah  kooefesien restitusi (koefesien kelentingan.)

Untuk:

Tumbukan lenting sempurna e = 1

Tumbukan lenting sebagian 0 <e< 1

Tumbukan tidak lenting sama sekali e=0

b)   Tumbukan Lenting Sebagian (0 <e< 1)

Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan antara kedua benda dimana haya salah satu benda yang metal atau memantul sedangkan benda yang satunya tetap diam.  Pada kenyataan sebenarnya tidak serta merta diam seratus persen. Sebenarya benda kedua yag ditumbuk tetap mental dan megalami kecepatan setelah bertumbukan. Akan tetapi kecepatan benda kedua yang ditumbuk jauh lebih kecil bila dibangkan dengan massa benda tersebut. Sebagai cotoh bola tenis meja yag dijatuhkan dari ketiggia tertetu meuju ke lantai. Bola teis meja sudah pasti akan mematul kembali, sedangkan latai berarti kita beracuan pada bumi tetap mengalami kecepatan sebagai efek dari tumbukan dengan bola tenis meja. Akan tetapi kecepatan bumi setelah tumbuka degan bola tenis meja terlalu jauh lebih kecil dari pada massa bumi. Sehigga kecepatan tersebut tidak mampu meggerakan bumi dan latai tetap diam ditempat. Dalam tumbukan lenting sebagian haya berlaku kosep hukum kekekalan mometum, sedangkan kosep hukum kekekala energi kietik tidak berlaku karena energi tumbukan benda sebelum tumbukan lebih besar dari pada energi kietik setelah tumbukan.

Perubahan besar energi kinetik menjadi energi kalor dapat dihitung dengan meggunakan persamaa :  

Sebuah bola tenis meja dijatuhkan pada ketinggian h₁ di atas lantai. Sesaat  menumbuk lantai dengan kecepatanv₁, bola terpantul kembali  vertikal ke atas dengan kecepatanv₁^’hingga mencapai ketinggian suatu ketiggian maksimum h_{2 .}

Menurut hukum kekekalan energi mekanik kecepatan sesaat bola sebelum  menumbuk lantai  adalah :

Tanda – (mius) hanya menunjukkah arah gerak bola ke bawah.

Persamaan kecepatan bola sesaat setelah  menumbuk lantai sebagai berikut:

Kecepatan  lantai sesaat sebelum tumbukan = sesaat setelah tumbukan = nol (v_{2 =} v₂^’ = 0). Jika data ini dimasukkan ke dalam persamaan koofesien restitusi akan diperoleh nilai e sebagai berikut:

                                               

c) Tumbukan tidak Lenting sama Sekali (e=0)

Tumbukan tidak lenting sama sekali adalah tumbukan antara dua benda dimana setelah tumbukan kedua benda bergerak secara bersama-sama denga arah dan kecepatan yang sama. Koefesien restitusi sebesar nol ( e = 0) , sehigga  hukum kekekalan momentum yang berlaku pada tumbukan tidak lenting sama sekali.

Ayunan balistik adalah contoh tumbukan tidak lenting sama sekali. Ayunan balistik berfungsi untuk mengukur laju peluru. Ayunan balistik terdiri dari sebuah balok dengan massa m_b yang digantung pada sebuah tali dengan panjang l. Kemudian balok ditembak dengan peluru yang memiliki bermassa m_p  dengan  kecepatan v_p.  Sehigga peluru menumbuk balok kemudian peluru bersarang pada balok, keduanya bergerak bersama-sama dengan kecepatan v’,  yang menyebabkan ayunan balistik  berayun hingga mencapai ketinggian h. Sehigga pada sistem berlaku beberapa ketentuan :

Hukum Kekekalan Momentum

Ketika terjadi peristiwa tumbukan antara peluru dan balok, berlaku hukum kekekalan momentum :

Sehingga kecepatan peluru adalah: 

             

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

ketika berayun, berlaku hukum Kekekalan Energi Mekanik sehingga energi kinetik peluru bersama balok (bandul) sesaat mulai berayun sama dengan energi potensial bandul pada kedudukan tertinggi. sehigga didapatkan:

kemudian persamaan (iv) disubstitusikan ke persamaan (v) sehingga diperoleh :

                                                

Persamaan di atas adalah persamaan untuk menentukan kecepatan peluru menumbuk ayuna balistik.

Demikianlah artikel tentang jenis-jenis tumbuka berdasarka koefisie restitusinya. semoga bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua. sampai jumpa pada artikel selanjutya.