Diketahui:
Massa benda R mR = 2 kg
Massa benda S mS = 5 kg
Kecepatan awal benda R vR = 10 m/s
Kecepatan awal benda S vS = 5 m/s
Tumbukan lenting sempurna
Ditanya:
Kecepatan masing-masing benda setelah bertumbukan vR' dan vS' = ?
Dijawab:
Tumbukan lenting sempurna terjadi jika pada peristiwa tumbukan tersebut energi kinetik sistem adalah tetap sehingga selain berlaku hukum kekekalan momentum juga berlaku hukum kekekalan energi kinetik. Berdasarkan hukum kekekalan momentum, momentum total awal adalah sama dengan momentum total akhir, dimana
psebelum=psetelah
Sementara momentum merupakan ukuran kesukaran untuk memberhentikan gerak suatu benda melalui hasil perkalian antara massa dengan kecepatan benda.
p = mv
sehingga
mRvR+mSvS=mRvR′+mSvS′
Sedangkan hukum kekekalan energi kinetik menyatakan bahwa energi kinetik sistem sesaat sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama besar.
EK1+EK2=EK1′+EK2′
Sehingga, karena berlaku hukum kekekalan energi kinetik maka, koefisien restitusi pada tumbukan lenting sempurna bernilai 1, maka
e=−(ΔvΔv′)
1=−(ΔvΔv′)
Δv′=−Δv .......(1)
Untuk tumbukan lenting sempurna, kecepatan relatif sesaat sesudah tumbukan sama dengan kecepatan relatif sesaat sebelum tumbukan.
Misal arah gerak benda M bernilai positif dan arah gerak benda N bernilai negatif maka
mRvR+mSvS=mRvR′+mSvS′
(2)(10)+(5)(−5)=(2)vR′+(5)vS′
20+(−25)=2vR′+5vS′
−5=2vR′+5vS′
2vR′=−5−5vS′
vR′=2(−5−5vS′) .........(2)
berdasarkan persamaan (1)
Δv′=−Δv
vS′−vR′=−(vS−vS)
vS′−(2−5−5vS′)=−(vS−vR)
2(2vS′+5+5vS′)=−(vS−vR)
7vS′+5=2(vR−vS)
7vS′+5=2(10−(−5))
7vS′+5=2(10+5)
7vS′+5=2(15)
7vS′+5=30
7vS′=30−5
7vS′=25
vS′=725
vS′=3,6 m/s
substitusikan ke persamaan (2)
vR′=2(−5−5vS′)
vR′=2(−5−5(3,6))
vR′=2(−5−18)
vR′=2(−23)
vR′=−11,5 m/s
Jadi, kecepatan benda R setelah tumbukan adalah 11,5 m/s dan kecepatan benda S setelah tumbukan adalah 3,6 m/s.