Selasa, 01 Desember 2015

Tumbukan,jenis-jenis tumbukan dan contoh soal tumbukan

Assalamualaikum Wr Wb
Tugas ini kami buat atas keinginan guru kami Bp.Asep Kurniawan S.si ,didalamnya terdapat anggota-anggota ,diantaranya :
  • Difa Arif Wiradhika
  • Randy Agung Pratama
  • Shiva J N
  • Sonya Sonia

SMAN 1 BATUJAJAR
XI MIPA 5


definisi Tumbukan

1. Pengertian Tumbukan
Salah satu peristiwa yang berhubungan erat dengan momentum dan impuls adalah tumbukan. Tumbukan merupakan peristiwa tabrakan antara dua benda karena adanya gerakan. Dalam tumbukan, dua benda dapat sama-sama bergerak, dapat juga satu benda bergerak dan benda lainnya tidak bergerak. Selain itu, arah gerak dua benda dapat searah dan dapat berlawanan arah.

2. Sifat kekekalan energi
tumbukan melibatkan dua hukum pokok dalam interaksi benda-benda yang bergerak. Dua hukum tersebut adalah hukum kekalan momentum dan hukum kekekalan energi mekanik. Hukum kekekalan momentum dapat ditulis sebagai berikut.
m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’
Rumus hukum kekekalan energi mekanik sebagai berikut.
Ep1+Ek1=Ep2+Ek2

Pada peristiwa tumbukan, ketinggian benda adalah sama h1=h2=h1’=h2’. Hal ini menyebabkan energi potensial tidak berperan, sehingga hanya energi kinetik saja yang mempunyai peran dalam suatu tumbukan. Hubungan antara momentum dan energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.
Ek=1/2 mv2 atau Ek=p2/2m

3. Jenis-jenis tumbukan
Berdasarkan sifat benda, tumbukan mempunyai jenis yang berbeda-beda. Sebelum anda mempelajari jenis-jenis tumbukan, anda harus memahami nilai koefisien restitusi (e) dari suatu benda. Koefisien restitusi (e), yaitu nilai yang menunjukkan tingkat kelentingan benda dalam peristiwa tumbukan.
Koefisien restitusi dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:
v1=kecepatan gerak benda 1 sebelum tumbukan (m/s)
v2=kecepatan gerak benda 2 sebelum tumbukan (m/s)
v1’=kecepatan gerak benda 1 sesudah tumbukan (m/s)
v2’=kecepatan gerak benda 1 sesudah tumbukan (m/s)
Jenis-jenis tumbukan antara lain tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tak lenting sama sekali.

  • Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan lenting sempurna (elastik) terjadi di antara atom-atom, inti atom, dan partikel-partikel lain yang seukuran dengan atom atau lebih kecil lagi. Dua buah benda dikatakan mengalami tumbukan lenting sempurna jika pada tumbukan itu tidak terjadi kehilangan energi kinetik. Jadi, energi kinetik total kedua benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap. Oleh karena itu, pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Tumbukan lenting sempurna hanya terjadi pada benda yang bergerak saja.
Tumbukan lenting sempurna antara dua bendaTumbukan lenting sempurna antara dua benda
Dua buah benda memiliki massa masing-masing m1 dan m2 bergerak saling mendekati dengan kecepatan sebesar v1 dan v2 sepanjang lintasan yang lurus. Setelah keduanya bertumbukan masing-masing bergerak dengan kecepatan sebesar v’1 dan v’2 dengan arah saling berlawanan. Berdasarkan hukum kekekalan momentum dapat ditulis sebagai berikut.
m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2
m1v1 – m1v’1 = m2v’2 – m2v2
m1(v1 – v’1) = m (v’2 – v2)
Sedangkan berdasarkan hukum kekekalan energi kinetik, diperoleh persamaan sebagai berikut.
Ek1 + Ek2 = E’k1 + E’k2
½ m1v12 + ½ m2v22  = ½ m1(v1)2 + ½ m2(v2)2
m1((v’1)2 – (v1)2) = m2((v’2)2 – (v2)2)
m1(v1 + v’1)(v1 – v’1) = m (v’2 + v2)(v’2 – v2)
Jika persamaan di atas saling disubtitusikan, maka diperoleh persamaan sebagai berikut.
m1(v1 + v’1)(v1 – v’1) = m1(v’2 + v2)(v1 – v’1)
v1 + v’1 = v’2 + v2
v1 – v2 = v’2 – v’1
-(v2 – v1) = v’2 – v’1
Persamaan di atas menunjukan bahwa pada tumbukan lenting sempurna kecepatan relatif benda sebelum dan sesudah tumbukan besarnya tetap tetapi arahnya berlawanan.

  • Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

etik sehingga hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku. Pada tumbukan jenis ini, kecepatan benda-benda sesudah tumbukan sama besar (benda yang bertumbukan saling melekat). Misalnya, tumbukan antara peluru dengan sebuah target di mana setelah tumbukan peluru mengeram dalam target. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2
Jika    v’1 = v’2 = v’,      maka    m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
Tumbukan tidak lenting sama sekali yang terjadi antara dua bendaTumbukan tidak lenting sama sekali yang terjadi antara dua benda
Contoh tumbukan tidak lenting sama sekali adalah ayunan balistik. Ayunan balistik merupakan seperangkat alat yang digunakan untuk mengukur benda yang bergerak dengan keceptan cukup besar, misalnya kecepatan peluru. Prinsip kerja ayunan balistik berdasarkan hal-hal berikut.
a. Penerapan sifat tumbukan tidak lenting.
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
m1v1 + 0 = (m1 + m2) v’
v_{1}=\frac{m_{1}m_{2}}{m_{1}}v'
b. Hukum kekekalan energi mekanik
½ (m1 + m2)(v’)2 = (m1 + m2)gh
v'=\sqrt{2gh}
Jika persamaan pertama disubtitusikan ke dalam persamaan kedua, maka diketahui kecepatan peluru sebelum bersarang dalam balok.
v_{1}=\frac{m_{1}+m_{2}}{m_{1}}\sqrt{2gh}\text{ atau }v_{p}=\frac{m_{p}+m_{b}}{m_{p}}\sqrt{2gh}
Skema ayuna balistikSkema ayunan balistik

  • Tumbukan Lenting Sebagian

Kebanyakan benda-benda yang ada di alam mengalami tumbukan lenting sebagian, di mana energi kinetik berkurang selama tumbukan. Oleh karena itu, hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku. Besarnya kecepatan relatif juga berkurang dengan suatu faktor tertentu yang disebut koefisien restitusi. Bila koefisien restitusi dinyatakan dengan huruf e, maka derajat berkurangnya kecepatan relatif benda setelah tumbukan dirumuskan sebagai berikut.
e =-\frac{v'_{2}-v'_{1}}{v_{2}-v_{1}}
Nilai restitusi berkisar antara 0 dan 1 (0  ≤   e  ≤  1 ). Untuk tumbukan lenting sempurna, nilai e = 1. Untuk tumbukan tidak lenting nilai e = 0. Sedangkan untuk tumbukan lenting sebagian mempunyai nilai e antara 0 dan 1 (0 < e < 1). Misalnya, sebuah bola tenis dilepas dari ketinggian h1 di atas lantai. Setelah menumbuk lantai bola akan terpental setinggi h2, nilai h2 selalu lebih kecil dari h1.
Skema tumbukan lenting sebagianSkema tumbukan lenting sebagian
Coba kita perhatikan gamabr diatas. Kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan adalah v1 dan sesaat setelah tumbukan v1 . Berdasarkan persamaan gerak jatuh bebas, besar kecepatan bola memenuhi persamaan :
v=\sqrt{2gh}
Untuk kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan sama dengan nol (v2 = v’2 = 0). Jika arah ke benda diberi harga negatif, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut.
v_{1}=-\sqrt{2gh_{1}}\text{ dan }v_{1}=+\sqrt{2gh_{2}}
e=-\frac{v'_{2}-v'_{1}}{v_{2}-v_{1}}=-\frac{(0-\sqrt{2gh_{2}})}{0-(-\sqrt{2gh_{1}})}=\frac{\sqrt{2gh_{2}}}{\sqrt{2gh_{1}}}=\frac{\sqrt{h_{2}}}{\sqrt{h_{1}}}
Persamaan diatas digunakan untuk tumbukan lenting sebagian.
 contoh video tumbukan.   




Contoh soal :

1. Bola hitam dan bola hijau saling mendekat dan bertumbukan seperti diperlihatkan gambar di bawah! 



Jika koefisien restituti tumbukan adalah 0,5 dan massa masing-masing bola adalah sama sebesar 1 kg, tentukan kelajuan kedua bola setelah tumbukan!

Pembahasan

 
(Persamaan 1)

 
(Persamaan 2)

Gabungan 1 dan 2 :

  

Soal :
1. Dua buah benda massanya 5 kg dan 3 kg bergerak berlawanan arah dengan kecepatan masing-   masing 15 m/s dan 5 m/s .Jika terjadi tumbukan lenting sempurna ,tentukan kecepatan setiap benda setelah tumbukan ?




Sekian informasi dari kami,mohon maaf apabila masih ada kekurangan , karena setiap manusia selalu mempunyai kekurangan.

Terimakasih 
Wassalamualaikum Wr Wb
Diposting oleh di 1 komentar:
Langganan: Postingan (Atom)