Selasa, 01 Desember 2015

Bab 5 Tumbukan

1. Pengertian tumbukan
    Tumbukan adalah suatu peristiwa yang terisolasi ketika dua atau beberapa benda melakukan gaya yang cukup kuat satu kepada yang lain dalam waktu yang sangat singkat.
    Menurut definisi diatas, gaya-gaya yang bekerja pada sistem merupakan gaya-gaya internal, yakni gaya-gaya yang dilakukan oleh anggota-anggota sistem pada anggota-anggota yang lain. Berdasarkan definisi diatas, pada peristiwa tumbukan tidak harus terjadi sentuhan atau kontak antara benda-benda yang terlibat dalam tumbukan itu. Syarat tumbukan adalah peristiwa yang terisolasi dapat dipenuhi dengan anggapan bahwa gaya-gaya interaksi antara benda-benda yang terlibat dalam tumbukan itu diasumsikan lebih besar daripada gaya-gaya luar yang ada. Pada peristiwa tumbukan, orang harus secara ketat membedakan fase-fase tumbukan; sebelum, selama, dan sesudah. Untuk menjelaskan peristiwa tumbukan cukup dibutuhkan dua kaidah, yaitu hukum kelestariaan tenaga dan hukum kelestarian momentum linear.
2. Jenis-jenis tumbukan
a.- Tumbukan lenting sempurna pada satu dimensi
    Jika pada tumbukan tidak terjadi kehilangan energi kinetik, maka tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna. Contoh tumbukan lenting sempurna adalah bola yang dijatuhkan kelantai. Disini akan dibahas tumbukan satu dimensi dimana kecepatan benda yang bertumbukan terletak segaris. Misalnya sepanjang sumbu-x seperti pada gambar  berikut;
     
     


Berdasarkan Hukum Kekalan Momentum diperoleh;
atau
oleh karena tumbukan yang terjadi adalah lenting sempurna, energi kinetiknya tetap, yaitu:
atau
Dengan mengingat,  
maka persamaan ketika terjadi tumbukan lenting sempurna dapat dituliskan sebagai berikut
jika persamaan tersebut dibagi dengan persamaan;


maka diperoleh persamaan sebagai berikut:

 -  Tumbukan lenting sempurna pada bidang
    Tumbukan ini terjadi pada bidang dua dimensi yang tidak segaris, melainkan sebidang (dua dimensi). Contoh tumbukan semacam ini adalah tumbukan yang terjadi pada dua bola billiar atau tumbukan yang terjadi pada tumbukan dua mobil yang sejenis dan melaju dengan kecepatan yang sama seperti pada gambar berikut ;
  


Dengan menerapkan hukum kekekalan momentum pada arah sumbu x, diperoleh
karena pada awalnya kedua benda tidak bergerak pada arah y, maka komponen momentum dari arah y bernilai nol;
Pada tumbukan lenting sempurna, harga koefisien restitusi adalah sebagai berikut:

( https://fisikamemangasyik.wordpress.com/fisika-2/momentum-dan-impuls/c-tumbukan/ )

b. Tumbukan Lenting Sebagian

     Saat dua buah benda bertumbukan namun salah satu benda tetap diam maka keadaan tersebut bisa dikatakan tumbukan/lenting sebagian. Berikut persamaan lenting sebagian:


 
Contohnya:
Sebuah bola yang dijatuhkan ke lantai akan memantul hingga berhenti dan diam. Bola terus memantul tapi lantai tetap diam. Seperti yang terlihat pada gambar di atas. Koefisien restitusi untuk kasus diatas adalah:
 


c. Tidak Lenting Sama Sekali
Saat dua buah benda beratumbukan ternyata kedua benda diam atau dua buah benda bertumbukan kemudian benda yang satu terbawa dengan benda lainnya sehingga kecepatannya sama setelah bertumbukan maka keadaan tersebut dinamakan Tidak Lenting Sama Sekali. Berikut Persamaannya:


 
 
Contohnya:
Sebuah balok yang digantung dengan tali sering disebut Ayunan Balistik, kemudian balok yang diam pada awalnya di tembakan peluru sehingga peluru tersebut menancap di dalam balok, kemudian balok bersama peluru bergerak bersamaan hingga balok berada pada ketinggian h.
 

Persamaan untuk ayunan balistik seperti ini adalah: 
 


( http://phisiceducation09.blogspot.co.id/2013/05/tumbukan-atau-lentingan.html )

3. Ilustrasi Gambar Tumbukan






- Tumbukan Lenting Sempurna

     

- Tumbukan Lenting Sebagian






- Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali







4. contoh Soal

    Bola merah bermassa 1 kg bergerak ke kanan dengan kelajuan 20 m/s menumbuk bola hijau bermassa 1 kg yang diam di atas lantai.



Tentukan kecepatan masing-masing bola setelah tumbukan jika terjadi tumbukan tidak lenting (sama sekali)!

Pembahasan
Kecepatan benda yang bertumbukan tidak lenting sempurna setelah bertumbukan adalah sama, sehingga v'1 = v'2 = v'
Dari hukum Kekekalan Momentum di dapat :