Koefisien Restitusi ǀ Lebih dari Satu, Tak Hingga, Satu, Antara Nol sampai Satu, & Nol

Apa kegunaan koefisien restitusi disertakan dalam soal? Apa ada koefisien restitusi lebih dari satu? Berikut penjelasan terkait pengertian koefisien restitusi, koefisien restitusi lebih dari satu, tak hingga, satu, atau antara nol dan satu.

Koefisien restitusi (coefficient of restitution) atau disingkat CoR adalah perbandingan (rasio) kecepatan dua benda sebelum dan sesudah tumbukan dalam satu dimensi yang sama. Gerak benda yang dimisalkan seperti partikel ini harus linier sebelum dan sesudah tumbukan.

Setelah tumbukan, tidak ada benda yang bergerak membentuk sudut dari lintasan sebelum tumbukan. Tumbukan antara dua benda yang menyerempet sehingga menghasilkan gerak yang membentuk sudut akan kita bahas selanjutnya.

Persamaan koefisien restitusi yang telah kita ketahui sebenarnya diturunkan dari hukum kekekalan momentum dan kekekalan energi kinetik. Saat melakukan perhitungan untuk membandingkan kecepatan sebelum dan sesudah tumbukan, kita akan menemukan nilai yang berbeda-beda. Nilai ini akan beregerak mulai dari nol ke satu atau bisa jadi lebih dari satu.

KOEFISIEN RESTITUSI NOL

Koefisien Restitusi Tumbukan Lenting Sempurna (Elastic Collisions), Lenting Sebagian (Inelastic Collisions), Tidak Lenting (Perfectly Inelastic Collisions), Sangat Lenting (Superelastic Collisions), & Ledakan (Explotion)

Gambar 1.1. Koefisien Restitusi Tumbukan Lenting Sempurna (Elastic Collisions), Lenting Sebagian (Inelastic Collisions), Tidak Lenting (Perfectly Inelastic Collisions), Sangat Lenting (Superelastic Collisions), & Ledakan (Explotion)
- klik gambar untuk melihat lebih baik -

Koefisien restitusi bernilai 0 ( e = 0 ) karena perhitungan persamaan bagian pembilang bernilai 0. Jika angka 0 dibagi bilangan real maka akan bernilai 0. Angka nol pada pembilang terjadi karena kecepatan benda satu dan dua adalah sama sehingga ketika dikurangi hasilnya 0. Energi kinetik setelah tumbukan berkurang cukup besar atau bahkan nol. Gerak yang dimunculkan adalah tumbukan tidak lenting sempurna (perfectly inelastic collisions).

Hilangnya energi kinetik karena tumbukan dapat disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu sebagian energi keluar dalam sistem dalam bentuk energi internal atau energi suara. Kita biasanya mendengar suara tumbukan benda atau merasakan hangat benda yang saling bergesekan.

Momentum sebelum dan sesudah tumbukan juga bernilai sama besar. Kita dapat analogikan momentum seperti energi total. Energi tetap akan konstan walau dirubah sebagai energi kinetik, suara, atau internal. Momentum juga dikonfersikan sebagai gaya yang bisa jadi efeknya tidak dapat dilihat mata.

Contoh tumbukan tidak lenting sempurna adalah mobil yang ditabrak oleh truk. Biasanya mobil akan terseret jauh bersama dengan truk setelah tumbukan atau kecelakaan (car crash).

KOEFISIEN RESTITUSI ANTARA NOL DAN SATU

Koefisien restitusi bernilai antara nol dan satu ( 0 < e < 1 ) karena perhitungan persamaan bagian pembilang lebih kecil dibandingkan perhitungan persamaan bagian penyebut. Ketika pembilang dan penyebut dibagi, hasilnya adalah pecahan.

Hal ini terjadi karena selisih kecepatan benda sebelum tumbukan lebih besar dibandingkan sesudah tumbukan. Gerak yang dimunculkan adalah tumbukan lenting sebagian (inelastic collisions).

Semakin koefisien restitusi mendekati nol maka semakin besar energi kinetik yang hilang setelah tumbukan. Begitupula sebaliknya, semakin koefisien restitusi mendekati satu maka energi kinetik yang hilang semakin sedikit. Walau energi kinetiknya tidak kekal tetapi momentum-nya kekal.

Contoh tumbukan lenting sebagian adalah bola billiard saling bertumbukan. Dalam beberapa buku contoh bola billiard dimasukkan sebagai contoh lenting sempurna dengan keterangan tambahan e=1. Hal ini hanya memudahkan untuk membayangkan tumbukan itu sendiri.

Sejatinya, tumbukan dengan kontak fisik, energi kinetiknya tidak kekal. Kita dapat mendengar suara benda tersebut bertumbukan, bukan? Berarti terdapat sebagian energi yang keluar dan diubah menjadi energi suara.

KOEFISIEN RESTITUSI SATU

Koefisien restitusi bernilai satu ( e = 1 ) karena perhitungan persamaan bagian pembilang bernilai sama dengan bagian penyebut. Hal ini terjadi karena selisih kecepatan benda sebelum tumbukan lebih besar dibandingkan sesudah tumbukan. Gerak yang dimunculkan adalah lenting sempurna (elastic collisions).

Energi kinetik sebelum dan sesudah tumbukan bernilai sama (kekal). Selain itu, momentum sebelum dan sesudah tumbukan juga bernilai sama besar.

Contoh tumbukan lenting sempurna adalah dua proton saling betumbukan. Proton yang bernilai positif akan saling tolak-menolak sedangkan energi kinetiknya dipastikan kekal karena tidak ada kontak fisik yang mengakibatkan energi keluar sistem menjadi energi internal atau energi suara.

KOEFISIEN RESTITUSI LEBIH DARI SATU

Koefisien restitusi bernilai lebih dari satu ( e > 1 ) karena perhitungan persamaan bagian pembilang bernilai lebih besar daripada bagian penyebut. Hal ini terjadi karena selisih kecepatan benda setelah tumbukan lebih besar dibandingkan sesudah tumbukan. Gerak yang dimunculkan adalah tumbukan sangat lenting (super elastic collisions).

Benda yang bertumbukan adalah benda yang dimuati bahan peledak yang sensitif terhadap benturan. Kita dapat menyimpulkan hanya ada satu benda yang meledak atau keduanya. Hal ini mengakibatkan energi kinetik sesudah tumbukan bernilai lebih besar dibanding sebelum tumbukan.

Contoh tumbukan sangat lenting adalah dua bom yang sebelumnya bergerak kemudian saling bertumbukan lalu meledak.

KOEFISIEN RESTITUSI TAK HINGGA

Koefisien restitusi bernilai tak hingga ( e ∞ ) karena perhitungan persamaan bagian penyebut bernilai nol. Hal ini terjadi karena kecepatan kedua benda awalnya adalah nol. Sehingga ketika dihitung hasilnya adalah tak hingga. Benda hanya dibuat saling bergesekan antar permukaannnya.

Benda jelas dimuati bahan peledak. Kita dapat menyimpulkan hanya ada satu benda yang meledak atau keduanya.

Contohnya adalah dua bom yang disandingkan kemudian meledak.

NB : Belum menemukan sumber tentang momentum e > 1 atau e ∞. Nama tumbukan untuk e ∞. Penurunan persamaan koefisien restitusi dapat dilihat pada pembahasan lenting sempurna.

Baca juga :

Setiap kasus tumbukan selalu disertai keterangan koefisien restitusi. Nilainya bisa antara nol sampai satu, satu, lebih dari satu, atau tak hingga. Hal ini akan memperjelas maksud dari soal atau kejadian. Karena pada dasarnya fenomena yang sesuai itu sulit untuk dikondisikan.