Tumbukan Lenting Sempurna Lengkap ǀ Pengertian, Penurunan Persamaan Koefisien Restitusi, & Syarat Berlaku pada Lenting Sempurna

Dua partikel saling berinterksi menggunakan gaya-gaya pada lintasan linier disebut tumbukan satu dimensi (collisions in one dimension). Pada kenyataannya, tumbukan tidak harus saling kontak fisik.

Dalam skala mikroskopis, tumbukan tidak dapat dijelaskan dengan hal demikian. Contohnya partikel positif bertemu partikel positif, bagaimana keduanya berinteraksi sehingga dapat saling tolak-menolak? Tentu, tidak ada kontak fisik seperti benda-benda makroskopik.

TUMBUKAN LENTING SEMPURNA (ELASTIC COLLISION)

Tumbukan lenting sempurna (elastic collision) adalah interaksi antara dua partikel bermassa yang memiliki energi kinetik total dan momentum total yang sama setelah atau sesudah interaksi (tumbukan). Energi harus dijaga konstan sehingga tumbukan lenting (sempurna) haruslah hening dan tidak ada kontak fisik.

Energi yang dimiliki harus ditransfer penuh dan tidak boleh ada yang melewati batas sistem. Contoh tumbukan ini adalah interaksi antar partikel atom atau sub atom, seperti tumbukan dua proton. Tumbukan partikel proton tidak menghasilkan suara tumbukan atau panas akibat kontak fisik. Energi yang dimiliki sistem tidak ada yang keluar menjadi energi bunyi dan energi internal.

Beberapa buku tetap menggunakan contoh tumbukan bola sebagai tumbukan lenting sempurna tetapi dengan keterangan rasio kecepatannya atau koefisien restitusi. Kita abagikan saja suara dan gesekan yang terjadi. Sulit memberikan contoh tumbukan lenting sempurna dengan benda kasat mata.

Koefisien restitusi memberikan perbandingan kecepatan sesuai yang pasti dimiliki benda sebelum dan sesudah tumbukan. Perhitungan momentum harus kekal dan energi kinetiknya harus kekal. Momentum bisa saja sama besar sebelum dan sesudah tumbukan tetapi energi kinetiknya belum tentu.

Koefisien restitusi (coefficient of restitution) lenting sempurna memberikan perbandingan (rasio) antara kecepatan benda sebelum dan sesudah tumbukan yang sama besar sehingga saat dua bilangan dibagi akan bernilai satu. Nilai koefisien restitusi lenting sempurna adalah satu ( e = 1 ).

Baca sebelumnya :

Analisis Fisika Bantalan Udara (Airbag) & Sabuk Pengaman (Seatbelt) ǀ Momentum, Impuls, & Tekanan

Kenapa Energi Kinetik Berubah Tetapi Momentum Kekal? Hubungan Momentum & Energi Kinetik, Boneka & Bola Pantul Lenting Sebagian

ANALISIS KEGUNAAN KOEFISIEN RESTITUSI

Jika sebuah bola bermassa m kg bergerak dengan kelajuan 5 m/s menumbuk bola lain bermassa 2m yang diam. Kita dapat tahu bahwa momentum kekal sehingga bola lain adalah 2.5 m/s.

Mari kita lihat energi kinetiknya! Bola satu memiliki energi kinetik sebesar 12,5m J sedangkan bola dua 6,25m J. Sebagian energi kinetiknya hilang. Sekarang, kita gunakan koefisien restitusi bernilai satu untuk mengetahui kecepatan benda sesudah tumbukan.

Ternyata, tumbukan akan lenting sempurna jika setelah tumbukan bola satu terpental dengan kecepatan tertentu bukan diam begitu saja.

Persamaan koefisien restitusi hanya dapat diterapkan pada kondisi spesifik yaitu tumbukan lenting (sempurna atau sebagian) pada satu dimensi (linier).

Pada tumbukan lenting sempurna berlaku,

Hukum kekekalan energi kinetik, energi kinetik partikel sebelum dan sesudah tumbukan sama besar.
Hukum kekekalan energi, energi total partikel sebelum dan sesudah tumbukan sama besar.
Hukum kekekalan momentum, momentum partikel sebelum dan sesudah tumbukan sama besar.

Tanda negatif pada kecepatan bermakna benda bergerak ke arah kiri dan positif adalah ke kanan. Tentu kita boleh membaliknya.

Ingat! Jangan abaikan tanda karena berpegaruh terhadap perhitungan.

Gambar 1.1. Penurunan Persamaan Koefisien Restitusi dari Hukum Kekekalan Momentum & Hukum Kekekalan Energi Kinetik
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Gambar 1.2. Alternatif Persamaan Kecepatan Akhir Partikel Setelah Tumbukan Tanpa Diketahui Kecepatan Akhir Partikel Lainnya
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Persamaan yang sering digunakan adalah persamaan 1 dan 6. Selebihnya adalah variasi persamaan lain.

Ingat! Jangan abaikan tanda karena berpengaruh terhadap perhitungan.

Baca selanjutnya :

Tumbukan Lenting Sebagian Lengkap ǀ Pengertian, Contoh, Persamaan, & Koefisien Restitusi

Koefisien Restitusi ǀ Lebih dari Satu, Tak Hingga, Satu, Antara Nol sampai Satu, & Nol

Tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan yang energi kinetiknya kekal, contoh tumbukan partikel bermuatan yang sebenarnya tidak sampai bertumbukan. Penggambaran yang sulit menjadikan kita perlu memberikan keterangan koefisien restitusi e=1 untuk soal kategori tumbukan lenting sempurna.