Menyatakan bahwa "Momentum total dua buah benda sebelum bertumbukan adalah sama setelah bertumbukan." artinya nilai momentum total ketika benda bertumbukan konstan. Hukum kekekalan momentum "Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem dua benda yang terisolasi,lenyap jumlah momentum benda-benda penyusun sistem itu tetap."
1. Tumbukan
A. Pengertian Tumbukan
Secara formal tumbukan didefinisikan sebagai berikut "Tumbukan adalah suatu peristiwa yang terisolasi ketika dua atau beberapa benda melakukan gaya yang cukup kuat satu kepada yang lain dalam waktu yang sangat singkat."
1. Tumbukan Lenting Sempurna
Suatu tumbukan dikatakan lenting sempurna jika jumlahan tenaga kinetik benda-benda yang bertumbukan baik sebelum maupun sesudah tumbukan adalah sama. pada tumbukan lenting sempurna berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Tumbukan lenting sempurna hanya terjadi pada benda yang bergerak saja.
Berdasarkan hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik maka didapatkan persamaan berikut :
(v1 – v’1) v1 + v’1 = v’2 + v2 v1 – v2 = v’2 – v’1 -(v2 – v1) = v’2 – v’1
* Contoh soal.
1. Sebuah benda bermassa 1 kg bergerak dengan kelajuan 20 m/s menumbuk dinding secara lenting sempurna. Berapa kelajuan akhir benda dan dinding ?
Pembahasan Diketahui :
mA = 1 kg, vA = 20 m/s,
mB = sangat besar dan
vB = 0
Ditanya :
vA’ dan vB’
Jawab : vA’ = -20 m/s
vB’ = 0
Setelah bertumbukan, benda A memantul dengan kelajuan 20 m/s dan benda B tetap diam. Jika sebelum bertumbukan benda A bergerak ke kanan maka setelah bertumbukan benda A bergerak ke kiri.
2. Tumbukan Lenting Sebagian
Pada tumbukan lenting sebagian,hukum kekekalan momentum tetap berlaku tetapi hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku. selama terjadi tumbukan sebagian energi kinetik berubah menjadi energi bunyi,energi panas,dan energi lainnya. Jumlah energi kinetik kedua benda setelah tumbukan lebih kecil daripada jumlah energi kinetik kedua benda sebelum tumbukan. Hilangnya energi ini bisa dengan menjadi bentuk energi lain misalnya energi panas atau energi suara. Dalam perhitungan matematis, tumbukan lenting sebagian memiliki koefisien restitusi < 1 (koefisien restitusi bisa dianggap sebagai perbandingan kecepatan relatif kedua benda sesudah dan sebelum tumbukan), tapi tidak sampai nol. Contoh tumbukan lenting tidak sempurna atau sebagian adalah tumbukan satu dimensi antara dua kelereng atau dua bola biliard.
1. Bola 1 bermassa 1 kg dan bola 2 bermassa 2 kg bergerak searah dan bertumbukan lenting sebagian. Sebelum bertumbukan, bola 1 bergerak dengan kelajuan 10 m/s dan bola 2 bergerak dengan kelajuan 5 m/s. Tentukan kelajuan bola 1 setelah bertumbukan apabila kelajuan bola 2 setelah tumbukan adalah 4 m/s.
Pembahasan
Diketahui : Massa bola 1 (m1) = 1 kg
Massa bola 2 (m2) = 2 kg
Kelajuan awal bola 1 (v1) = 10 m/s
Kelajuan awal bola 2 (v2) = 5 m/s
Kelajuan akhir bola 2 (v2’) = 4 m/s
Kedua benda bergerak searah sehingga kecepatan mempunyai tanda sama (dipilih positif).
Ditanya : kelajuan akhir bola 1 (v1’)
Jawab : m1 v1 + m2 v2 = m1 v1’ + m2 v2’
(1)(10) + (2)(5) = (1)(v1’) + (2)(4) 10 + 10 = v1’ + 8 20 – 8 = v1’ v1’ = 12 m/s
Kelajuan bola 1 setelah tumbukan adalah 12 m/s.
3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali
* Contoh soal
1. Dua benda masing-masing bermassa m1 = 3 kg dan m2 = 4 kg bergerak berlawanan arah saling mendekati dengan kelajuan v1 = 10 m/s dan v2 = 12 m/s. Kedua benda bertumbukan dan setelah tumbukan keduanya saling menempel. Kecepatan kedua benda setelah tumbukan adalah… Pembahasan
Diketahui : Massa benda 1 (m1) = 3 kg
Massa benda 2 (m2) = 4 kg
Kelajuan benda 1 (v1) = -10 m/s
Kelajuan benda 2 (v2) = 12 m/s
Ditanya : kelajuan kedua benda setelah tumbukan (v’)
Jawab : m1 v1 + m2 v2 = (m1’ + m2) v’
(3)(-10) + (4)(12) = (3 + 4) v’ -30 + 48 = 7 v’ 18 = 7 v’ v’ = 18 / 7 v’ = 2,6 m/s
Kelajuan kedua benda setelah tumbukan adalah 2,6 m/s.
