Contoh Soal Tumbukan Elastis
Contoh Soal Tumbukan Elastis - Dalam mekanika, kita mendefinisikan istilah tumbukan sebagi pertemuan dua partikel atau benda dimana satu sama lain menimbulkan gaya yang menyebabkan terjadinya pertukaran energi atau momentum. Pada umumnya, tumbukan tidak berlangsung lama yang mana kekuatan yang sangat kuat berlaku pada kedua objek.
terjadi ketika tidak ada gaya eksternal lain yang berlaku pada objek(sistem terisolasi), dan momentum beserta energi kinetik kekal sebelum dan sesudah terjadinya tumbukan. Persamaan 1.
Mari kita pelajari contoh an tumbukan elastis berikut.
.
Ada dua jenis tumbukan yaitu tumbukan elastis dan benturan inelastis.
Ada dua jenis tumbukan yaitu tumbukan elastis dan benturan inelastis.
Benturan Elastis.
Persamaan 2.
Disisi lain, Tumbukan Tidak Elastis mengacu pada kasus ketika energi kinetik tidak kekal (energi kinetik sebelum terjadinya benturan tidak sama dengan energi kinetik setelah terjadinya benturan). Pada banyak kasus energi kinetik resultan hilang selama terjadinya tumbukan dan tersalurkan dalam bentuk panas, cahaya, suara atau energi yang lain.
Namun perlu diperhatikan bahwa the momentum  pada kedua tumbukan elastis dan inelastis akan tetap kekal. Karena itu kriteria yang dapat digunakan untuk membedakan tumbukan elastisk dari tumbukan tidak elastis adalah adanya kekekalan terhadap energi kinetik.
Contoh tipikal tumbukan elastis adalah bola bilyar dan atom, sedangkan olah raga curling adalah olah raga yang menggunakan benturan elastis. Terakhir, contoh tumbukan elastis yang lain adalah bola yang sangat elastis dilempar ke tembok dan memantul ulang ke kita.
Secara umum, ketika suatu objek dibiarkan jatuh dan memantul kembali (setelah membentur tanah) dengan ketinggian yang sama, maka tumbukan yang timbul dapat dikatakan sebagai tumbukan elastis.
Mari kita pelajari contoh an tumbukan elastis berikut.
Suatu objek dengan massa m1 = 1000 Kg, bergerak mengikuti jalur yang pada saat yang sama objek lain dengan massa m2 = 3000 Kg bergerak berlawanan arah seperti yang terlihat pada gambar berikut. .
Sebelum:
Sesudah:
Kecepatan awal A sebelum terjadinya tumbukan adalah v1 = 20 m/detik, dan kecepatan awal B adalah v2 = -20 m/detik (ingat bahwa B bergerak maju kearah A, karena itu lambang kecepatan masing-masing harus minus). Kita ingin menghitung kecepatan A setelah terjadinya benturan dengan mengasumsikan bahwa B dianggap tanpa gerak.
( v2’ = 0).
. Pertama perlu dihitung momentum dari kedua objek sebelum terjadinya tumbukan dengan menggunakan persamaan 1
P1 = m1 • v1 = 1000 kg • 20m/detik = 20,000 kg•m/detik
P2 = m2 • v2 = 3000 kg • (-20) m/detik = -60,000 kg•m/detik
Karenanya, momentum awal dari sistem kedua objek adalah
ΔPinisial = 20,000 kg•m/detik + (-60,000) kg•m/detik = -40,000 kg•m/detik
Momentum yang mengikuti tumbukan elastisnya adalah :
P1' = m1 • v1’= 1000kg • v1' kg•m/sec
P2' = m2 • v2’= 3000kg • 0 m/detik = 0 kg•m/detik
Karena itu, dengan menerapkan kekekalan momentum, dan karena kita mempertimbangkan bahwa sistem kita terisolasi dari gaya eksternal, maka kita dapat menemukan kecepatan A setelah terjadinya benturan elastis.
ΔPawal = ΔPsetelah ->
-40,000 kg•m/detik = 1000 • v1’ kg•m/detik ->
v1’ = -40 m/detik.
Ini berarti bahwa A akan mendapat kecepatan yang berlawanan arah dengan gerak awalnya.
Bagaimana dengan energi kinetik?
Energi kinetik awal dan energi kinetik akhir dari kedua objek adalah,
KEawal = ½ m1 v12 + ½ m2 v22 = 200,000 J + 600,000 J = 800,000 J
KEakhir = ½ m1 (v1’)2+ ½ m2 (v2’)2 = 800,000 J + 0 J = 800,000 J
Karena itu, energi kinetiknya kekal.
Untuk menemukan bila suatu tumbukan adalah elastis atau tidak elastis, dapat diketahui dari kekekalan energi kinetiknya. Bila energi kinetik kekal maka tumbukan yang terjadi bersifat elastis.
Pada tumbukan tidak elastis, energi dirubah ke bentuk lain seperti suara energi, panas, energi potensial dan hancurnya kendaraan, dan hilangnya energi kinetik pada objek.
S1
Bayangkan 2 objek dengan besar massa sama m1 = m2 = 10 kg yang bergerak mendekat satu sama lain dengan kecepatan v1 = 40 m/detik kanan and v2 = -10 m/detik, atau 10m/detik kiri. Berapakah kecepatan dari massa kedua (B) bila massa pertama (A) memperoleh kecepatan 10 m/detik setelah terjadinya tumbukan?
S2
Kalimat berikut manakah yang tidak benar?
S3
Bayangkan sebuah bola dengan massa m = 500 g dilempar menerjang bola diam dengan besar massa yang sama, yang terletak pada sumbu X yang sama. Berapa besar kecepatan resultan dari bola kedua, bila bola pertama berakhir diam setelah terjadinya tumbukan?
S4
Kalimat berikut manakah yang tidak benar?
S5
Bayangkan 2 objek dengan massa yang sama m1 = m2. Kecepatan awal dari objek pertama adalah 10 m/detik, sedangkan objek kedua tak bergerak. Setelah terjadi tumbukan, kecepatan objek pertama adalah nol, dan kecepatan objek kedua adalah 10 m/detik. Apakah tumbukan ini elastis atau tidak elastis? Jelaskan.
S6
Sebelum terjadinya tumbukan:
Setelah terjadinya tumbukan:
Suatu bola dengan massa m1=500 g dengan kecepatan awal 20 m/detik menabrak bola lain dengan massa m2 = 3 m1 dan bergerak dengan kecepatan 13 m/detik yang terletak pada sumbu X yang sama. Berapa hasil kecepatan resultan bola kedua bila kecepatan bola pertama menjadi 10 m/detik setelah terjadinya tumbukan?
S7
Bayangkan suatu sistem yang terdiri dari dua objek dengan massa yang sama m1 = m2 = m) bergerak dengan arah yang sama, dimana total energi kinetik awal adalah 10 J. Dengan beranggapan bahwa objek bertumbukan dengan cara elastis, berapa massa masing-masing objek bila kecepatan objek pertama setelah terjadinya tumbukan adalah v1' = 10 m/detik dan dua kali lebih besar dari kecepatan bola kedua?
S8
Contoh berikut manakah yang BUKAN merupakan contoh tumbukan elastis?
S9
Bayangkan suatu kasus dimana 5 buah bola baja bergantung pada suatu garis, dan saling bersentuhan satu sama lain, Ayunan Newton. Bila kecepatan awal bola yang berada disebelah kiri, yang memicu bola berayun memiliki kecepatan sebesar 10 m/detik dan masing-masing bola memiliki massa m = 10 g, maka temukanlah kecepatan bola di sisi kanan ketika mulai bergerak.
Anggap bahwa tidak ada gesekan atau hambatan udara pada kasus ini, dan bahwa semua tumbukan adalah elastis.
S10
Anggap suatu benda dengan massa m1 = 0.500 kg yang bergerak dengan kecepatan awal v1 = 4 m/detik. Pada titik tertentu, benda bertumbukan secara elastis dengan benda lain yang tak bergerak dengan massa m2 = 3.5 Kg . Hitung kecepatan objek kedua setelah terjadinya tumbukan.