Kenali Jenis dan Contoh Soal Tumbukan  Hargabelanja.com

Kenali Jenis dan Contoh Soal Tumbukan 

Diposting pada

Pada artikel sebelumnya telah dibahas mengenai momentum dan tumbukan. Didalamnya dijelaskan bahwa tumbukan terbagi ke dalam beberapa jenis, antara lain tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian dan tumbukan tidak lenting sama sekali. Mari kenali satu per satu jenis tumbukan tersebut lebih dalam. Kamu juga akan dimanjakan dengan contoh soal tumbukan yang bikin keringat dingin lho. 

Tetapi bagi yang baru mengenal materi tumbukan, sebaiknya baca dulu ringkasan berikut ini. Apa itu tumbukan? Apa saja jenis tumbukan dan pengertiannya. Catat juga rumus-rumusnya biar kamu dapat mengerjakan soal dengan lancar. Yuk baca sampai tuntas!

Pengertian Tumbukan: Apa Sih Tumbukan?

Apa itu Tumbukan? Kenali Jenis dan Contoh Soal Tumbukan  Hargabelanja.com

Secara sederhana, kamu dapat memahami tumbukan sebagai tabrakan antara dua atau lebih obyek. Pada saat bertumbuk, obyek-obyek saling bertukar gaya dalam jangka waktu tertentu. 

Ada beberapa jenis tumbukan yang perlu kamu ketahui. Lebih jelasnya, kamu dapat menyimak pembahasan berikut.

Tumbukan Lenting Sempurna

Tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan yang mana Ek (energi kinetik) pada saat sebelum dan sesudah tabrakan adalah sama besar. Jenis ini juga sering disebut tumbukan elastis.

Disebut sempurna, tumbukan ini memiliki koefisien restitusi 1 (e = 1). Adapun, konsep ini sering terjadi ketika dua atau lebih obyek saling bertumbukan namun salah satu atau beberapa diantara obyek tersebut memiliki massa yang jauh lebih besar. Misalnya bola tennis yang menumbuk bola bowling. 

Seringkali hal ini menghasilkan kecepatan baru (v’) yang berlawanan arah. Berikut rumus tumbukan lenting sempurna. 

m1 = massa obyek 1 (satuan kg)

v1 = kecepatan obyek 1 (satuan m/s)

m2 = massa obyek 2 (satuan kg)

v2 = kecepatan obyek 2 (satuan m/s)

v1’ dan v2’ = kecepatan obyek 1 dan 2 setelah tumbukan (satuan m/s)

 

Tumbukan Lenting Sebagian

Tumbukan lenting sebagian agak berbeda dari lenting sempurna, karena Ek (energi kinetik) pada saat sebelum tumbukan berubah menjadi energi thermal / panas, bunyi, gesekan, atau deformasi (energi yang mengubah bentuk benda yang bertumbukan) setelah tabrakan terjadi

Dengan kata lain, ada sebagian energi kinetik yang hilang pada saat proses tumbukan terjadi. Tumbukan ini memiliki koefisien restitusi lebih dari 0, namun kurang dari 1 (0 < e < 1). Berikut rumusnya.

Adapun, untuk benda yang memantul maka berlaku:

m1 = massa obyek 1 (satuan kg)

v1 = kecepatan obyek 1 (satuan m/s)

m2 = massa obyek 2 (satuan kg)

v2 = kecepatan obyek 2 (satuan m/s)

v1’ dan v2’ = kecepatan obyek 1 dan 2 setelah tumbukan (satuan m/s)

h = ketinggian pantulan (satuan m)

 

Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali 

Tumbukan tidak lenting sama sekali terjadi pada saat dua obyek atau lebih saling bertumbuk, kemudian menyatu lalu bergerak bersama ke arah yang sama. Contohnya peluru yang ditembakkan ke dalam sebuah balok berayun, lalu keduanya bergerak (mengikuti arah ayunan) secara bersama-sama. 

Tumbukan ini memiliki koefisien restitusi nol (e = 0). Berikut rumusnya. 

rumus tumbukan tidak lenting sama sekali dalam artikel Kenali Jenis dan Contoh Soal Tumbukan 

m1 = massa obyek 1 (satuan kg)

v1 = kecepatan obyek 1 (satuan m/s)

m2 = massa obyek 2 (satuan kg)

v2 = kecepatan obyek 2 (satuan m/s)

v’ = kecepatan obyek setelah tumbukan tidak lenting sama sekali 

Baca Ini Juga  Gaji Karyawan PT J&T Express dan Jabatannya

Oke, agar lebih memahami rumus-rumus di atas kamu bisa mengerjakan beberapa contoh soal tumbukan berikut ini. Let’s go!

10 Contoh Soal Tumbukan dan Pembahasannya

Contoh Soal Tumbukan #1

Terdapat sebuah bola yang dilepaskan dari ketinggian x. Kemudian, bola tersebut memantul pada lantai seperti gambar berikut.

Gambar pendukung dalam artikel Kenali Jenis dan Contoh Soal Tumbukan  Hargabelanja.com

Jika pantulan pertama setinggi 50 cm dan pantulan kedua 20 cm, maka berapakah tinggi x

Pembahasan

Ini merupakan contoh soal tumbukan lenting sebagian. Untuk menjawab soal ini maka kamu dapat menggunakan rumus: 

rumus tumbukan benda memantul

Sebelumnya tuliskan dulu unsur – unsur yang diketahui dalam soal, yakni:

h1 = 50 cm

h2 = 20 cm

Jadi, untuk mencari tinggi x (h0) dapat melalui cara berikut.

20 / 50 = 50 / x

20x = 50 . 50

x = 2.500 / 20 

x = 125 cm 

Jadi, tinggi x adalah 125 cm. 

Contoh Soal Tumbukan #2

Terdapat dua buah bola A dan B yang memiliki massa sama, kemudian dua bola tersebut saling mendekat (berarti arah gerakan berlawanan). Bola A bergerak ke kanan dan memiliki kecepatan 4 m/s, sementara bola B bergerak ke kiri dan memiliki kecepatan 5 m/s. 

Jika kedua bola bertumbukan tidak lenting sama sekali maka berapakah kecepatan bola setelah tumbukan terjadi?

Pembahasan

Seperti yang tertera di soal, bahwa kedua bola menerapkan konsep tumbukan tidak lenting sama sekali. Maka kamu dapat menyiapkan rumus berikut untuk mengerjakan soal ini. 

Selanjutnya masukkan nilai-nilai yang diketahui pada soal ke dalam persamaan tersebut.

m1 = m2 (karena massa sama, maka bisa diabaikan)

v1 = 4 m/s 

v2 = -5 m/s (arah gerak berlawanan)

Jadi, kamu dapat menuliskan:

m . v1 + m . v2 = (m + m) . v’

4m – 5m = 2mv’

 

-m = 2mv’

-m / 2m = v’

-0,5 = v’

v’ = -0,5 m/s 

Jadi, kecepatan bola setelah tumbukan adalah 0,5 m/s ke arah kiri. 

Contoh Soal Tumbukan #3

Terdapat dua buah bola, yakni A dan B, yang pada mulanya bergerak ke arah kanan. Kecepatan bola A adalah 2 m/s, sementara kecepatan bola B adalah 1 m/s. Jika massa bola A dan B adalah sama, yakni 1 kg, maka berapakah kecepatan keduanya setelah mengalami tumbukan tidak lenting sama sekali?

Pembahasan

Seperti yang dijelaskan dalam soal, bahwa kedua bola bertumbukan secara tidak lenting sama sekali, maka kamu dapat menggunakan rumus berikut untuk menyelesaikan soal ini.

Sekarang, tuliskan dulu apa yang diketahui dalam soal seperti berikut.

m1 = m2 = 1 kg 

v1 = 2 m/s

v2 = 1 m/s
Selanjutnya, masukkan nilai tersebut ke dalam persamaan rumus sehingga:

1 . 2 + 1 . 1 = (1 + 1) . v’

2 + 1 = 2v’

3 = 2v’

3/2 = v’

1,5 = v’

v’ = 1,5 m/s

Maka, kecepatan bola A dan B setelah bertumbukan tidak lenting sama sekali adalah 1,5 m/s atau 1 ½ m/s.

Contoh Soal Tumbukan #4

Terdapat sebuah bola yang memiliki momentum P. Bola tersebut menumbuk dinding kemudian memantul. Tumbukan bersifat lenting sempurna, sementara arahnya tegak lurus. Berapakah besar perubahan momentum bola tersebut?

Pembahasan

Ini adalah contoh soal tumbukan lenting sempurna. Untuk mengerjakan soal ini, maka sebaiknya tuliskan dulu unsur-unsur yang diketahui dalam soal seperti berikut.

massa bola = m

kecepatan bola sebelum mengalami tumbukan = v

Baca Ini Juga  Soal MTK Kelas 3 SD dan Jawabannya

kecepatan bola sesudah mengalami tumbukan = -v (minus, karena arahnya berlawanan dengan kecepatan awal bola)

momentum bola awal / sebelum mengalami tumbukan (po) = m . v

momentum bola akhir / setelah mengalami tumbukan (pt) = m . -v = – m . v

Rumus perubahan momentum

rumus perubahan momentum

Δp = – m . v – m . v

Δp = – 2mv

Karena p = mv maka:

Δp = – 2p

Jadi, besar perubahan momentum bola adalah 2p, sementara tanda negatif menunjukkan arah. 

Contoh Soal Tumbukan #5

Terdapat dua buah benda, yakni A dan B. Keduanya memiliki massa yang sama dan bergerak saling berpapasan. Benda A bergerak ke arah Timur, sementara benda B bergerak ke arah Barat. 

Masing-masing memiliki kecepatan v dan 2v. Apabila benda tersebut mengalami tumbukan lenting sempurna, maka sesaat setelah tumbukan adalah?

Pembahasan

Seperti yang tertera di soal, bahwa kedua benda memiliki massa sama, tetapi gerakannya berbeda. Benda A bergerak ke arah Timur dengan kecapatan v, sementara benda B bergerak ke arah Barat dengan kecepatan 2v. 

Jika massa kedua benda sama dan bertumbuk secara lenting sempurna, maka kedua benda tersebut bertukar kecepatan setelah tumbukan. 

Jadi, setelah tumbukan: benda A bergerak ke arah Barat dengan kecepatan 2v, sementara benda B bergerak ke arah Timur dengan kecepatan v. 

Contoh Soal Tumbukan #6

Terdapat dua obyek memiliki massa sama lalu bergerak pada satu garis lurus saling mendekati. Obyek 1 memiliki kecepatan 8 m/s, sementara obyek 2 mempunyai kecepatan 10 m/s. 

Jika v2’ (kecepatan obyek 2 setelah tumbukan) menunjukkan laju 5 m/s ke arah ke kanan maka berapakah v1’ (kecepatan obyek 1 setelah tumbukan)? 

Pembahasan

Meski terkesan rumit, sebenarnya soal ini cukup mudah diselesaikan lho. Kamu dapat menggunakan persamaan berikut untuk menyelesaikan soal di atas.

Karena massa sama, maka persamaan dapat diringkas menjadi berikut.

m (v1 + v2) = m (v1’ + v2’)

v1 + v2 = v1’ + v2’ 

8 + 10 = v1’ + 5 

18 = v1’ + 5

18 – 5 = v1’

13 = v1’

v1’ = 13 m/s

Jadi, v1’ atau kecepatan obyek 1 setelah tumbukan adalah 13 m/s.

Contoh Soal Tumbukan #7

Terdapat sebuah peluru yang memiliki massa 10 gram. Peluru tersebut meluncur dengan kecepatan 100 m/s, kemudian menumbuk balok kayu yang sedang diam. Peluru tersebut bersarang di dalam balok kayu tersebut.

Jika massa balok kayu 490 gram maka berapakah kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan tersebut?

Pembahasan

Sebelum mengerjakan, tuliskan dulu unsur-unsur yang diketahui dalam soal seperti berikut ini. 

massa peluru (m1) = 0,01 kg

kecepatan peluru (v1) = 100 m/s 

massa balok kayu (m2) = 0,49 kg

kecepatan balok kayu (v2) = 0 m/s (balok kayu diam)

Selanjutnya, lakukan cara berikut untuk menyelesaikan soal ini. 

m1 . v1 + m2 . v2 = (m1 + m2) . v’

0,01 . 100 + 0,49 . 0 = (0,01 + 0,49)v’

1 + 0 = 0,5v’

1/0,5 = v’

2 = v’

v’ = 2 m/s

Jadi, kecepatan balok kayu dan peluru sesaat setelah tumbukan adalah 2 m/s. 

Contoh Soal Tumbukan #8

Sebuah truk dengan massa 1.400 kg melaju dengan kecepatan 10 m/s. Truk tersebut ditabrak oleh mobil yang memiliki massa 600 kg dan melaju dengan kecepatan 20 m/s. Setelah tabrakan, kedua kendaraan berpadu satu sama lain. Maka, berapakah kecepatan kedua kendaraan tersebut setelah tabrakan?

Baca Ini Juga  Nama Bisnis Aesthetic, Cocok Untuk IG, TikTok dan Medsos

Pembahasan

Perhatikan bahwa dalam soal tertulis kedua kendaraan berpadu satu sama lain. Ini menunjukkan bahwa mobil dan truk bertumbukan secara tidak lenting. Oleh karena itu, kamu dapat menggunakan rumus berikut untuk menyelesaikan soal. 

m1 . v1 + m2 . v2 = (m1 + m2) . v’

Setelah itu, tuliskan apa saja yang diketahui dalam soal seperti berikut.

m1 = 1.400 kg

v1 = 10 m/s 

m2 = 600 kg 

v2 = 20 m/s 

Sekarang, masukkan nilainya ke dalam persamaan / rumus di atas sehingga:

1.400 . 10 + 600 . 20 = (1.400 + 600) . v’

14.000 + 12.000 = 2.000v’

26.000 = 2.000v’

26.000 / 2.000 = v’

13 = v’

v’ = 13 m/s

Jadi, kecepatan truk dan mobil setelah tumbukan adalah 13 m/s.

Contoh Soal Tumbukan #9

Sebutir peluru 20 gram bergerak mendatar dengan kecepatan 10 m/s, lalu menumbuk balok bermassa 60 gram yang sedang diam di atas lantai. Jika peluru tertahan di dalam balok maka berapakah kecepatan balok pada saat ini?

Pembahasan

Sebelum mulai mengerjakan, tuliskan dulu unsur – unsur yang diketahui dalam soal:

m1 = 20 gram —> ubah ke dalam kg = 0,02 kg

m2 = 60 gram —-> ubah ke dalam kg = 0,06 kg

v1 = 10 m/s 

v2 = 0 m/s (balok kayu sedang diam)

Sekarang, gunakan rumus berikut untuk mengerjakan soal.

m1 . v1 + m2 . v2 = (m1 + m2) . v’

0,02 . 10 + 0,06 . 0 = (0,02 + 0,06) . v’

0,2 + 0 = 0,08v’

0,2 / 0,08 = v’

2,5 = v’

v’ = 2,5 m/s

Jadi, kecepatan balok dan peluru setelah bertumbukan adalah 2,5 m/s. 

Contoh Soal Tumbukan #10

Dua buah trolley masing-masing memiliki massa 1,5 kg dan bergerak saling mendekat. Jika trolley A bergerak kanan dengan kecepatan 4 m/s, sementara trolley B bergerak ke kiri dengan kecepatan 5 m/s, lalu keduanya saling bertumbukan secara tidak lenting sama sekali, maka berapakah kecepatan kedua trolley tersebut sekarang?

Pembahasan

Massa A = massa B = 1,5 kg

Kecepatan A (v1) = 4 m/s

Kecepatan B (v2) = -5 m/s (minus karena arahnya berlawanan dengan A)

Maka, v1 dan v2 setelah tumbukan bisa kamu cari melalui cara berikut. 

m . v1 + m . v2 = (m + m) . v’

Dapat diringkas menjadi:

m (v1 + v2) = (2m) v’

1,5 (4 – 5) = 2(1,5)v’

-1,5 = 3v’

Maka,

-1,5 / 3 = v’

-0,5 = v’

v’ = -0,5 m/s 

Jadi, kecepatan trolley A dan B setelah tumbukan adalah 0,5 m/s ke arah kiri. 

Itulah beberapa contoh soal tumbukan dan pembahasannya. Sebelumnya juga telah dibahas mengenai jenis-jenis tumbukan. Kini, kamu sudah tidak bingung lagi bukan? Eits, perjalanan belum usai. Selanjutnya simak pembahasan mengenai impuls dan contoh soalnya

Impuls memiliki kaitan erat dengan momentum lho. Seperti yang kamu ketahui, tumbukan juga bersahabat dekat dengan momentum. Jadi, mari tuntaskan materi impuls agar kamu memahami hubungan ketiga konsep ini!