Pengertian, Rumus, dan Gambar Tumbukan Bola dengan Lantai, dan Tumbukan Balistik

KOMPAS.com - Tumbukan adalah interaksi dua buah benda atau lebih yang saling bertukar gaya dalam selang waktu tertentu dan memenuhi hukum kekekalan momentum.

Dikutip dari buku Wangsit HOTS UTBK SBMPTN SAINTEK 2021 (2020) oleh Tim Tentor Master, kejadian tumbukan biasa terjadi dalam keseharian kita seperti bola yang memantul di tanah atau lantai, dan peluru yang ditembakkan dan menancap ke sebuah balok (tumbukan balistik).

Berikut penjelasan mengenai tumbukan bola jatuh dan tumbukan balistik:

Baca juga: Tumbukan Elastik, Tidak Elastik dan Lenting Sebagian

Tumbukan bola dengan lantai

Salah satu contoh kejadian tumbukan yakni bola yang jatuh bebas pada ketinggian tertentu.

Dalam kasus tersebut, bola yang jatuh kemudian dipantulkan oleh permukaan tanah, dan berlaku rumus:

tumbukan pemantulan bola dengan lantai

Tinggi pantulan ke-n:

Keterangan:

e = koefisien restitusi (tidak memiliki satuan)
= ketinggian bola mula-mula (m)
= ketinggian bola setelah pantulan pertama (m)

Baca juga: Prinsip Teori Tumbukan pada Reaksi Kimia dan Laju Reaksi

Tumbukan balistik

Tumbukan balistik biasa terjadi pada kasus peluru yang menancap pada suatu benda yang mengakibatkan gerakan.

Biasanya, tumbukan balistik ini juga diuji dalam ayunan balistik untuk mengetahui berapa kecepatan balok dan peluru memasuki balok.

tumbukan balistik

Berikut rumus untuk mencari kecepatan balok dan peluru memasuki balok:

Keterangan:

= kecepatan peluru sebelum menumbuk balok (m/s)
= massa peluru (kg)
= massa balok (kg)
v' = kecepatan peluru setela memasuki balok (m/s) =

Baca juga: Tokoh Pencetus Teori Tumbukan

Contoh soal 1 

Sebuah bola dijatuhkan bebas dari ketinggian 6,4 m di atas lantai. Pada pantulan pertama oleh lantai, bola mencapai ketinggian maksimum 4,8 m di atas lantai. Berapa ketinggian maksimum yang dicapai bola dari pantulan yang ke tiga?

A. 4,2 m
B. 3,6 m
C. 3,2 m
D. 2,7 m
E. 2,4 m

Jawab:

Besaran yang diketahui:

= 6,4 m
= 4,8 m

Ditanyakan:

= ...?

Pembahasan:

Ingat konsep koefisien restitusi:

Jika kedua ruas dikuadratkan, maka diperoleh:

Jadi, ketinggian maksimum yang dicapai bola dari pantulan yang ke tiga adalah 2,7 m. Jawaban (D).

Baca juga: Pengertian dan Rumus Impuls, Momentum, dan Tumbukan

Contoh soal 2

Untuk mengetahui kecepatan anak panah yang melesat dari busurnya bisa menggunakan cara berikut. Sebuah kotak kardus besar kita isi penuh dengan kertas sehingga massa totalnya 2 kg. Kotak ini kemudian diletakkan di atas lantai dengan koefisien gesek 0,3. Anak panah (massa 30 gram) kemudian dibidikkan secara horizontal ke arah kotak.

Kardus dan anak panah yang menancap kemudian bergerak meluncur sejauh 24 cm. Kecepatan anak panah saat dilepaskan dari busurnya adalah .... (abaikan gaya gesekan dengan udara)

A. 81,0 m/s
B. 81,2 m/s
C. 81,5 m/s
D. 82,0 m/s
E. 82,4 m/s

Jawab:

Soal tumbukan dikaitkan dengan usaha dan gaya gesek. Dari hukum kekekalan momentum, kotak mula-mula diam, kotak dan anak panah jadi satu setelah bertumbukan kemudian bergerak sama-sama:

Menentukan v' dari usaha gaya gesek:

Kembali ke persamaan hukum kekekalan momentum di atas:

Jadi, kecepatan anak panah saat dilepaskan dari busurnya adalah 81,2 m/s. Jawaban (B).

Baca juga: Tumbukan Lenting Sempurna atau Tumbukan Elastis