Berdasarkan hukum kekekalan momentum yang telah dibahas pada kegiatan pembelajaran 1 di modul ini bahwa jika tidak ada gaya luar, momentum linier sistem sesaat sebelum dan sesudah tumbukan adalah konstan. Jadi pada setiap tumbukan, akan berlaku hukum kekekalan momentum linier

Terdapat parameter lain yang akan mempengaruhi jenis tumbukan yang dialami oleh benda yaitu koefisien restitusi (e). Koefisien restitusi merupakan derajat sentuhan suatu benda akibat tumbukan yang dapat dihitung dari negatif perbandingan selisih kecepatan benda setelah tumbukan (Ī”vā€™) dengan selisih kecepatan benda sebelum tumbukan (Ī”v), sehingga koefisien restitusi dapat ditulis :

Setelah memahami parameter ini, maka sekarang kita akan membahas berbagai jenis tumbukan, yaitu: tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali.

a. Tumbukan lenting sempurna

Perhatikan gambar kejadian berikut !

Peristiwa di atas merupakan contoh dari Tumbukan lenting sempuna.

Berdasarkan analisis di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa suatu benda mengalami tumbukan lenting sempuna jika memiliki syarat sebagai berikut:

1. Berlaku hukum kekekalan momentum

2. Tidak ada energi gerak yang hilang pada benda sebelum dan sesudah terjadinya tumbukan (berlaku hukum kekekalan energi mekanik)

3. Memiliki koefisien restitusi sama dengan 1 (e = 1)

Tumbukan lenting sempurna akan ditemui jika terjadi tumbukan pada partikelpartikel yang sangat kecil misalnya tumbukan antara proton dan neutron.

Contoh Soal :

Dua bola biliar A dan B identik memiliki massa yang sama bergerak saling mendekat. Jika kecepatan dua bola tersebut masingmasing adalah vA=0,3 m/s dan vB= 0,2 m/s dan kedua bola biliar tersebut mengalami tumbukan lenting sempurna, tentukan kecepatan masingmasing bola biliar tersebut setelah tumbukan.

Pembahasan :

Perhatikan gambar kejadian berikut !

  • Berlaku hukum kekekalan momentum linier
  • Memiliki koevisien restitusi e =1, sehingga dapat ditulis
  • Persamaan (1) dan (2) di eliminasikan diperoleh :

Jadi, karena terjadi tumbukan lenting sempurna, maka sesaat setelah bertumbukan bola biliar Amemiliki kecepatan šŸŽ,šŸš’Ž/š’” bergerak ke kiri dan bola biliar B memiliki kecepatan šŸŽ,šŸ‘š’Ž/š’” bergerak ke kanan

b. Tumbukan lenting sebagian

Perhatikan gambar kejadian berikut !

Berdasarkan analisa di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa suatu benda mengalami tumbukan lenting sebagian jika memiliki syarat sebagai berikut:

1. Berlaku hukum kekekalan momentum

2. Tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik, karena pada peristiwa ini ada energi gerak yang hilang pada benda

3. Setelah tumbukan benda bergerak sendirisendiri (tidak menyatu)

4. Memiliki nilai koefisien restitusi (e) yaitu 0 < e < 1

Contoh Soal :

Bola bermassa 2 kg jatuh bebas dari ketinggian 10 meter di atas lantai. Bola tersebut terpantul dengan ketinggian 3,6 meter. Tentukan:

a. Momentum bola sesaat sebelum tumbukan dengan lantai

b. Momentum bola sesaat setelah tumbukan dengan lantai

c. Impuls yang terjadi pada bola saat tumbukan dengan lantai

d. Gaya ratarata yang dikerjakan lantai pada bola jika sentuhannyaterjadi selama 0,04 sekon

e. Koefisien restitusi yang terjadi ketika bola bersentuhan dengan lantai.

Sebelum menjawab perhatikan gambar kejadian berikut!

  • Menentukan v2 (lihat lintasan 1 ke 2, mengalami GJB)
  • Setelah mendapatkan kecepatan benda sesaat sebelum tumbukan (v2), maka dapat dihitung momentum benda pada saat tersebut p2, yaitu

Jadi, besar koefisien restitusi dititik terjadinya tumbukan benda dengan lantai adalah 0,6dan dengan demikian terjadi tumbukan lenting sebagian.

c. Tumbukan tidak lenting sama sekali

Perhatikan gambar kejadian berikut !

Peristiwa di atas merupakan contoh terjadinya tumbukan tidak lenting sama sekali. Pada tumbukan jenis ini, setelah terjadi tumbukan, maka kedua benda tersebut menyatu dan bergerak bersamasama sehingga setelah tumbukan kedua benda tersebut memiliki kecepatan yang sama (v1ā€™ = v2ā€™ = vā€™).

Adapun syarat suatu benda terjadi tumbukan tidak lenting sama sekali yaitu :

1. Berlaku hukum kekekalan momentum

2. Tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik, karena terdapat energi gerak yang hilang pada diri benda

3. Benda menyatu setelah tumbukan sehingga kecepatan setelah tumbukan sama dan bergerak kearah yang sama (v1ā€™ = v2ā€™ = vā€™).

4. Memiliki nilai koefisien restitusi sama dengan nol (e = 0)