Laporan Pratkikum Fisika Elastisitas dan Tumbukan

Elastisitas dan Tumbukan

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling bertumbukan. Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya disebabkan karena tabrakan (tumbukan) antara dua kendaraan, baik antara sepeda motor dengan sepeda motor, mobil dengan mobil, maupun antara sepeda motor dengan mobil. Demikian juga dengan kereta api atau kendaraan lainnya. Hidup kita tidak terlepas dari adanya tumbukan. Ketika bola sepak ditendang, pada saat itu juga terjadi tumbukan antara bola sepak dengan kaki. Tanpa tumbukan, permainan billiar tidak pernah ada. Demikian juga dengan permainan kelereng.

Tumbukan terjadi pada saat dua benda saling bersentuhan dan memiliki gaya reaksi setelah bertumbuk. Saat terjadi tumbukan selalu terjadi hukum kekebalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekebalan energi kinetik. Mungkin sebagian energi panas terjadi akibat adanya tumbukan yang terjadi terus menerus. Kita telah meninjau hubungan antara momentum benda dengan peristiwa tumbukan. Oleh karena itu, dilaksanakanlah praktikum dengan judul Tumbukan agar praktikan dapat memahami tumbukan yang terjadi akibat dua benda yang berbeda.

1.2  Tujuan

Tujuan dilaksanakan praktikum adalah sebagai berikut :

1.      Menentukan koefisien restitusi antara:

a. Kelereng dengean lantai.

b. Bola pingpong dengan lantai.

c. Bola Kasti dengan lantai.

2.      Menyebutkan jenis tumbukan pada percobaan ini.

3.      Memberi alasan mengapa nilai koefisien restitusi = 1 pada percobaan ini

Bab II. Kajian Pustaka

Tumbukan lenting sempurna adalah tumbukan yang terjadi pada dua benda yang massanya sama, dimana benda satu menumbuk benda dua yang diam, setelah tumbukan benda satu diam dan benda dua bergerak ke tempat semula (awal). Dalam kasus ini seakan-akan momentum benda satu dialihkan seluruhnya ke benda dua. Jenis tubukan ini berlaku kekebalan momentum dan kekebalan energi kinetik. Pada tumbukan sempurna besar nilai koefisien restitusi e = 1 (Sumarjono, 2005).

Kekebalan momentum yaitu jika gaya eksternal dan momentumnya total sistem kwkal artinya momentum totalnya tetap konstan. Dalam suatu tumbukan kedua benda saling mendekat dan berinteraksi dengan kuat dan saling menjauhi sebelum tumbukan. Ketika saling berjauhan, kedua benda itu bergerak dengan kecepatan konstan. Setelah tumbukan keduanya bergerak dengan kecepatan konstan yang berbeda(Zemansky, 2002).

Hukum kekekalan momentum menyatakan bahwa “Pada peristiwa tumbukan, jumlah momentum benda-benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah tetap, asalkan tidak ada gaya luar yang bekerja pada benda-benda tersebut”. Misalkan : dua bola bilyar masing-masing memiliki massa m₁ dan m₂ keduanya bergerak saling mendekati dengan kecepatan masing-masing v₁ dan v_2. Jika diasumsikan gaya eksternal total sitem dua bola ini adalah nol (∑ F = 0), artinya gaya yang signifikan hanyalah gaya yang di berikan tiap bola ke bola lainnya ketika terjadi tumbukan. Maka implus untuk masing-masing bola adalah

I_1=I_2

F_1∆t=F_2∆t

m_1(v'_1-v_1)=m_2(v'_2-v_2)

Untuk memecahkan permasalahan tumbukan, konsep hukum kekekalan momentum dapat diperlukan. Pada tumbukan lenting sempurna energi kinetik sebelum tumbukan dan setelah tumbukan adalah sama.Pada tumbuhan tak lenting sempurna, energi kinetik awal sebelum tumbukan di ubah menjadi energi jenis lain, seperti energi panas atau potensial sehingga terjadi pengurangan energi kineti dan energi total sebelum tumbukan akan lebih besar dari pada energi kinetik total sesudah tumbukan. Koefisien restitusi atau elstisitas: perbandingan besar kecepatan relatif antara kedua benda sesudah dan sebelum tumbukan.Harga e berkisar antara 0 (tak lenting) dan 1 (lenting) (Marcelo, 1999).

Massa merupakan besaran skalar, sedangkan kecepatan merupakan besaran vektor. Perkalian antara besaran skalar dengan besaran vektor akan menghasilkan besaran vektor. Jadi, momentum merupakan besaran vektor. Arah momentum searah dengan arah kecepatan.Momentum sebuah partikel dapat dipandang sebagai ukuran kesulitan untuk mendiamkan benda. Sebagai contoh, sebuah truk berat mempunyai momentum yang lebih besar dibandingkan mobil yang ringan yang bergerak dengan kelajuan yang sama. Gaya yang lebih besar dibutuhkan untuk menghentikan truk tersebut dibandingkan dengan mobil yang ringan dalam waktu tertentu(Halliday, 1996).

Bab III. Metode Praktikum

A. Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Selasa, tanggal 24 September 2019 di Laboratorium Fisika Dasar Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian¸ Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada praktikum adalah meteran. Bahan – bahan yang digunakan pada praktikum adalah kelereng, bola pingpong, dan bola kasti.

3.3 Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum adalah sebagai berikut :

1. Disiapkan semua alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan.
2. Ditempelkan meteran pada dinding.
3. Diambil bola kasti, kemudian diangkat bola tersebut pada ketinggian tertentu di depan mistar.
4. Dijatuhkan bola tersebut dan diamati tinggi pantulan bola yang pertama kalinya.
5. Ditandai tinggi pantulan bola yang pertama kalinya pada mistar.
6. Diulangi percobaan sebanyak 5 kali dengan tinggi yag berbeda.
7. Diulangi percobaan menggunakan bola pingpong dan kelereng.
8. Dicatat data yang diperoleh pada tabel data.
9. Dihitung koefisien restitusi tiap ulangan berdasarkan rumus lalu dirata-ratakan hasilnya.
10. Dihitung standar deviasi dari koefisin restitusi.
11. Diulangi langkah 2-4 sampai 3 kali.
12. Dijawab pertanyaan dan dibahas kegiatan praktikum pada lembar yang disediakan.

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil

Hasil yang diperoleh berdasarkan praktikum yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil Pengukuran Ketinggian Pantulan Pertama Bola Kasti.

Tabel 2. Hasil Pengukuran Ketinggian Pantulan Pertama Bola Pingpong.

Tabel 3. Pengukuran Ketinggian Pantulan Pertama Kelereng.

B. Pembahasan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dimulai dari bola kasti yang dijatuhkan dari ketinggian satu meter, kemudian dikurangi 10 cm setiap pengukuran berikutnya, didapatkan bahwa ketinggian yang dicapai setelah mengalami tumbukan dengan lantai bervariasi ketinggiannya. Untuk bola pingpong dan kelereng, dilakukan juga percobaan yang sama dan didapatkan juga hasil yang bervariasi. Setelah ketinggian pantulan pertama kali didapatkan, kita dapat mencari nilai koefisien restitusinya. Besar koefisien restitusi dari bola kasti adalah 0,72, besar koefisien restitusi dari bola pingpong adalah 0,84, dan besar koefisien restitusi dari kelereng adalah 0,67. Apabila besar nilai koefisien restitusinya semain mendekati sat, maka tumbukannya mendekati lenting sempurna. Apabila besarnya mendekati nol, maka tumbukannya semakin tidak lenting. Tumbukan tersebut dapat dinyatakan lenting sempurna jika ketinggian pantulan pertama kali sama dengan ketinggian awal bola dijatuhkan.

Tumbukan merupakan peristiwa bertemunya dua buah benda yang bergerak. Saat tumbukan selalu berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi kinetik. Ada tiga jenis tumbukan yangg terjadi, antara lain :

1. Tumbukan lenting sempurna, yaitu tumbukan yang tidak mengalami perubahan energi. Dengan besar koefisien restitusinya e = 1.
2. Tumbukan lenting sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekeakalan energi mekanik, sebab ada energi yang diubah dalam bentuk lain. Besar koefisien restitusinya 0 < e < 1.
3. Tumbukan tidak lenting sama sekali, yaitu dimana pada saat kedua benda mengalami tumbukan, posisi keduanya saling berimpitan atau benda yang menabrak (menumbuk) berada di titik tumbukan. Besar koefisien restitusinya adalah e = 0.

Aplikasi tumbukan dapat kita temukan dalam kehidupan sehari-hari, diantaranya :

1.  Permainan bola billiard

Bola billiard merupakan cabang olahraga yang membutuhkan konsentrasi. Terdapat dua tipe bola yaitu bola terget yang dalam keadaan diam, berarti momentumnya bernilai nol dan bola putih yang disodok agar bergerak menyentuh atau bertumbukan dengan bola target sehingga memiliki massa dan kecepatan. Bola putih akan berkurang kecepatannya setelah bertumbukan dan bola target akan bergerak dan itu berarti momentum bertambah.

2. Permainan bola bekel

Permainan anak-anak yang menggunakan prinsip dari momentum lenting sempurna adalah permainan bola bekel dengan memntulkan bola ke lantai. Momentum bola sebelum dan sesudah adalah sama. Sehingga berlaku hukum tumbukan lenting sempurna.

3. Bola bisbol dan pemukulnya

Bola bisbol bersentuhan dengan tongkat pemukul yang menyebabkan terjadinya momentum. Jumlah dari momentum awal dan jumlah momentum akhir pemukuldan bola adalah sama. Momentum pemukulyang hilang akan berpindah pada bola bisbol.

4. Peluru yang ditembakan

Peluru yang ditembakan oleh pistol mengalami jumlah momentum peluru dan pistol ke arah yang berlawanan. Ketika pistol mundur momentum awal dan akhir salin meniadakan dan sistem kedudukannya sama.

5. Melompat dari perahu

Ketika seseorang melompat dari sebuah perahu maka akan terjadi perubahan posisi perahu dan orang tersebut yang saling  berlawanan arah. Pergerakan orang melompat kedepan akan menyebabkan perahu mundur kebelakang. Seseorang dan perahu memiliki massa dan kecepatan, sehingga memiliki momentum. Seseorang dan perahu sebelum dan sesudah bergerak akan memiliki momentum yang sama.

Lalu mengapa pada saat benda yang dijatuhkan dari ketinggian yang paling tinggi memiliki koefisien restitusi yang lebih besar daripada benda yang dijatuhkan ari ketinggian yang rendah? Hal ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Apabila benda berada di tempat yang tinggi, misalkan berada di ketinggian 3000 MDPL, maka gaya gravitasi di tempat tersebut lebih kecil dibandingkan benda yang berada di ketinggian 200 MDPL. Namun apabila suatu benda dijatuhkan dari tempat yang tinggi, maka gaya tarik bumi terhadap benda tersebut semakin besar. Misalkan para penerjun bebas yang terjun dari pesawat di ketinggian 2500 MDPL, mereka akan terjun dengan sangat cepat karena dipengaruhi oleh gaya tarik bumi tersebut.

Kendala yang terdapat pada saat melakukan praktikum adalah pada saat menjatuhkan bola –bola tersebut ke lantai, terkadang hasil ketinggian pantulan pertamanya memiliki perbedaan meskipun ketinggian awalnya sama. Lalu pada saat melihat atau mengamati ketinggian pantulan pertama, terkadang mata pengamat tidak melihat dimana posisi ketinggian bola tersebut pada mistar.

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari praktikum yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Besar koefisien restitusi bola kasti dengan lantai adalah 0,72. Besar koefisien restitusi bola pingpong dengan lantai adalah 0,84. Besar koefisien restitusi kelereng dengan lantai adalah 0,67.
2. Jenis tumbukan yang terjadi pada percobaan ini adalah tumbukan lenting sebagian.
3. Nilai koefisien restitusi ketiga bola pada percobaan ini tidak mencapai e = 1, karena ketinggian pantulan pertama kali bola-bola tersebut tidak mencapai atau tidak sama dengan ketinggian mula-mula.

DAFTAR PUSTAKA

Faradah, Inang. 1987. Fisika jilid 1 edisi ke-3. Erlangga. Jakarta.

Francis. 1998. Fisika jilid 2. Erlangga. Jakarta.

Giancoli, Douglas C. 1998. Fisika Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Halliday, David. 1996. Fisika Jilid 1. Erlangga. Jakarta.

Marcelo. 1999. Fisika Edisi Kedelapan. Erlangga. Jakarta.

Sumarjono, dkk. 2005. Fisika Dasar 1. Universitas Negeri Malang. Malang.

Zemansky, Sears. 2002. Fisika Universitas Jilid 1 Edisi Kesepuluh. Erlangga. Jakarta