Syaratelastismungkin mengingatkan kata-kata sepertielastisataufleksibel, deskripsi untuk sesuatu yang mudah dipantulkan kembali. Ketika diterapkan pada tumbukan dalam fisika, ini tepat sekali. Dua bola taman bermain yang berguling satu sama lain dan kemudian terpental terpisah memiliki apa yang dikenal sebagaitumbukan elastis.
Sebaliknya, ketika sebuah mobil berhenti di lampu merah ditabrak truk, kedua kendaraan saling menempel dan kemudian bergerak bersama-sama ke persimpangan dengan kecepatan yang sama - tidak ada rebound. Ini adalah sebuahtumbukan tidak elastis.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Jika benda adalahterjebak bersamabaik sebelum atau sesudah tumbukan, tumbukan tersebut adalahtidak elastis; jika semua benda berawal dan berakhirbergerak secara terpisah satu sama lain, tumbukannya adalahelastis.
Perhatikan bahwa tumbukan lenting tidak selalu harus menunjukkan benda saling menempelsetelahtabrakan. Misalnya, dua gerbong kereta api bisa mulai terhubung, bergerak dengan satu kecepatan, sebelum ledakan mendorong mereka ke arah yang berlawanan.
Contoh lain adalah ini: Seseorang di kapal yang bergerak dengan kecepatan awal tertentu dapat melempar peti ke laut, sehingga mengubah kecepatan akhir perahu-plus-orang dan peti. Jika ini sulit dipahami, pertimbangkan skenario sebaliknya: sebuah peti jatuh ke atas perahu. Awalnya, peti dan perahu bergerak dengan kecepatan yang berbeda, setelah itu, massa gabungan mereka bergerak dengan satu kecepatan.
Sebaliknya,tumbukan elastismenggambarkan kasus ketika benda-benda yang saling memukul dimulai dan diakhiri dengan kecepatan mereka sendiri. Misalnya, dua skateboard saling mendekat dari arah yang berlawanan, bertabrakan dan kemudian memantul kembali ke tempat asalnya.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Jika benda-benda dalam tumbukan tidak pernah saling menempel – baik sebelum atau sesudah bersentuhan – tumbukan setidaknya sebagianelastis.
Apa Perbedaannya Secara matematis?
Hukum kekekalan momentum berlaku sama baik dalam tumbukan lenting maupun lenting dalam sistem terisolasi (tidak ada gaya luar total), jadi matematikanya sama.Momentum total tidak dapat berubah.Jadi persamaan momentum menunjukkan semua massa dikalikan kecepatannya masing-masingsebelum tabrakan(karena momentum adalah massa kali kecepatan) sama dengan semua massa dikalikan kecepatan masing-masingsetelah tumbukan.
Untuk dua massa, yang terlihat seperti ini:
m_1v_{1i} + m_2v_{2i} = m_1v_{1f} + m_2v_{2f}
dimana saya1 adalah massa benda pertama, m2 adalah massa benda kedua, vsaya adalah kecepatan awal massa yang sesuai dan vf adalah kecepatan akhirnya.
Persamaan ini bekerja sama baiknya untuk tumbukan lenting dan lenting.
Namun, kadang-kadang diwakili sedikit berbeda untuk tumbukan tidak elastis. Itu karena benda-benda saling menempel dalam tumbukan tidak elastis – bayangkan mobil ditabrak truk dari belakang – dan setelah itu, mereka bertindak seperti satu massa besar yang bergerak dengan satu kecepatan.
Jadi, cara lain untuk menulis hukum kekekalan momentum yang sama secara matematis untuktumbukan tidak elastisaku s:
m_1v_{1i} + m_2v_{2i} = (m_1+m_2}v_f
atau
(m_1+m_2}v_1 = m_1v_{1f} + m_2v_{2f}
Dalam kasus pertama, benda-benda itu saling menempelsetelah tumbukan, sehingga massa ditambahkan bersama-sama dan bergerak dengan satu kecepatansetelah tanda sama dengan. Hal sebaliknya terjadi pada kasus kedua.
Perbedaan penting antara jenis tumbukan ini adalah bahwa energi kinetik kekal dalam tumbukan lenting, tetapi tidak dalam tumbukan lenting. Jadi untuk dua benda yang bertabrakan, kekekalan energi kinetik dapat dinyatakan sebagai:
Kekekalan energi kinetik sebenarnya merupakan akibat langsung dari kekekalan energi secara umum untuk sistem konservatif. Ketika benda-benda bertabrakan, energi kinetiknya disimpan sebentar sebagai energi potensial elastis sebelum secara sempurna dipindahkan kembali ke energi kinetik lagi.
Konon, sebagian besar masalah tumbukan di dunia nyata tidak elastis sempurna atau tidak elastis. Namun, dalam banyak situasi, perkiraan keduanya cukup dekat untuk tujuan siswa fisika.
Contoh Tumbukan Elastis
1. Sebuah bola bilyar 2 kg menggelinding di tanah dengan kecepatan 3 m/s menumbuk bola bilyar 2 kg lainnya yang awalnya diam. Setelah mereka memukul, bola bilyar pertama diam tetapi bola bilyar kedua sekarang bergerak. Berapa kecepatannya?
Informasi yang diberikan dalam masalah ini adalah:
saya1 = 2 kg
saya2 = 2 kg
v1i = 3 m/s
v2i = 0 m/s
v1f = 0 m/s
Satu-satunya nilai yang tidak diketahui dalam soal ini adalah kecepatan akhir bola kedua, v2f.
Memasukkan sisanya ke dalam persamaan yang menjelaskan kekekalan momentum memberikan:
(2)(3) + (2)(0) = (2)(0) + (2)v_{2f}
Memecahkan untuk v2f memberikan v2f = 3 m/s.
Arah kecepatan ini sama dengan kecepatan awal bola pertama.
Contoh ini menunjukkantumbukan lenting sempurna,karena bola pertama mentransfer semua energi kinetiknya ke bola kedua, secara efektif mengalihkan kecepatannya. Di dunia nyata, tidak adasempurnatumbukan lenting karena selalu ada gesekan yang menyebabkan sebagian energi diubah menjadi panas selama proses berlangsung.
2. Dua batu di ruang angkasa bertabrakan satu sama lain. Yang pertama memiliki massa 6 kg dan bergerak dengan kecepatan 28 m/s; yang kedua memiliki massa 8 kg dan bergerak dengan kecepatan 15 m/s. Dengan kecepatan berapa mereka bergerak menjauhi satu sama lain pada akhir tumbukan?
Karena ini adalah tumbukan elastis, di mana momentum dan energi kinetik kekal, dua kecepatan akhir yang tidak diketahui dapat dihitung dengan informasi yang diberikan. Persamaan untuk kedua kuantitas yang dilestarikan dapat digabungkan untuk menyelesaikan kecepatan akhir seperti ini:
Memasukkan informasi yang diberikan (perhatikan bahwa kecepatan awal partikel kedua adalah negatif, menunjukkan mereka bergerak dalam arah yang berlawanan):
v1f = -21,14m/s
v2f = 21,86 m/s
Perubahan tanda dari kecepatan awal ke kecepatan akhir untuk setiap benda menunjukkan bahwa dalam tumbukan keduanya saling memantul kembali ke arah dari mana mereka datang.
Contoh Tumbukan Tidak Elastis
Seorang pemandu sorak melompat dari bahu dua pemandu sorak lainnya. Mereka jatuh dengan kecepatan 3 m/s. Semua pemandu sorak memiliki massa 45 kg. Seberapa cepat pemandu sorak pertama bergerak ke atas pada saat pertama setelah dia melompat?
Masalah ini memilikitiga massa, tetapi selama bagian sebelum dan sesudah persamaan yang menunjukkan kekekalan momentum ditulis dengan benar, proses penyelesaiannya sama.
Sebelum tabrakan, ketiga pemandu sorak terjebak bersama dan. Tapitidak ada yang bergerak. Jadi, vsaya untuk ketiga massa ini adalah 0 m/s, sehingga seluruh ruas kiri persamaan sama dengan nol!
Setelah tumbukan, dua pemandu sorak terjebak bersama, bergerak dengan satu kecepatan, tetapi yang ketiga bergerak berlawanan dengan kecepatan yang berbeda.
Secara keseluruhan, ini terlihat seperti:
( m_1 + m_2 + m_3)(0 ) = (m_1 + m_2)v_{1,2f} + m_3v_{3f}
Dengan nomor yang diganti, dan menetapkan kerangka referensi di manake bawah aku s negatif:
(45 + 45 + 45 )(0 ) = (45 + 45 )(-3 ) + (45 )v_{3f}
Memecahkan untuk v3f memberikan v3f = 6 m/s.