BAHAN AJAR JENIS -JENIS TUMBUKAN

Bahan Ajar Fisika Kelas X
Semester Genap

Jenis-Jenis Tumbukan

Di susun oleh : SMA NEGERI 1 CABANGBUNGIN
Rizaludin Marom, S.Pd KAB. BEKASI

Kelas X

Bahan Ajar Fisika

Hu Hukum Kekekalan Momentum dan Jenis-Jenis
Tumbukan

A Petunjuk Pembelajaran

1. Bacalah pendahuluan yang menggambarkan cakupan materi yang akan kamu pelajari.
2. Bacalah KI, KD, dan Tujuan pembelajaran.
3. Pahami materi pelajaran secara seksama, bila perlu tuliskan hal-hal yang dirasa

penting.
4. Pahami contoh soal yang diberikan.
5. Kerjakan latihan dengan teman sebangkumu.

B KOMPETENSI INTI

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
2. Menunjukkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong,

kerja sama, toleran, damai), santun, responsif, dan pro-aktif sebagai bagian
dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif
dengan lingkungan sosial dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan
bangsa dalam pergaulan dunia
3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,
prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan,
teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan,
kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan
kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang
spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah
4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak
terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara
mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan

1

Kelas X

Bahan Ajar Fisika

C Kompetensi Dasar

3.8 Menerapkan konsep momentum dan impuls, serta hukum kekekalan
momentum dalam kehidupan sehari-hari

4.8 Menyajikan hasil pengujian penerapan hukum kekekalan momentum,
misalnya bola jatuh bebas ke lantai

D Tujuan Pembelajaran

Dalam pembahasan bahan ajar ini diharapkan peserta didik dapat:
1. Setelah peserta didik dan guru berdiskusi tentang demonstrasi yang ditunjukkan oleh

kolaborasi antara peserta didik dan guru, peserta didik dapat menjelaskan jenis-jenis
tumbukan dengan benar (C2)
2. Setelah peserta didik mengamati penjelasan guru melalui power point dan berdiskusi,
peserta didik mampu menganalisis jenis-jenis tumbukan secara kritis dan bertanggung
jawab dengan benar. (C4)
3. Setelah melakukan percobaan tumbukan lenting sebagian dengan kerja sama dan
tanggung jawab, peserta didik mampu menghitung koefisien restitusi dengan benar (C3)
4. Setelah menganalisis data hasil percobaan, peserta didik mampu mempresentasikan hasil
percobaan tumbukan lenting sebagian dengan percaya diri dan benar (P3)

E Deskripi Materi Pembelajaran

Adapun paparan materi pada bahan ajar ini adalah mencakup jenis-jenis tumbukan berupa
tumbukan lenting sempurna, tumbukan lenting sebagian serta tumbukan tidak lenting sama
sekali dan yang terakhir aplikasi hukum kekekalan momentum dalam kehidupan sehari-hari.

2

Kelas X

Bahan Ajar Fisika
F Materi Pembelajaran
PETA KONSEP

3

Kelas X

Bahan Ajar Fisika

Tumbukan

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling bertumbukan.
Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya 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 David Beckham, pada saat itu juga terjadi tumbukan antara
bola sepak dengan kaki Abang Beckham. Tanpa tumbukan, permainan billiard tidak akan pernah
ada. Demikian juga dengan permainan kelereng kesukaanmu ketika masih kecil. Masih banyak
contoh lainnya yang dapat anda temui dalam kehidupan sehari-hari.

Pada pembahasan mengenai momentum dan impuls, kita telah meninjau hubungan antara
momentum benda dengan peristiwa tumbukan. Hukum Kekekalan Momentum yang telah diulas
sebelumnya juga selalu ditinjau ketika dua benda saling bertumbukan. Pada kesempatan ini kita
akan mempelajari peristiwa tumbukan secara lebih mendalam dan mencoba melihat hukum-
hukum fisika apa saja yang berlaku ketika benda-benda saling bertumbukan.

a. Pengertian Tumbukan
Tumbukan adalah pertemuan antara dua buah benda yang masing-masing relatif bergerak.

Tumbukan dapat berlangsung secara singkat dan dapat pula berlangsung lama. Pada semua proses
tumbukan, benda-benda yang saling bertumbukan akan berinteraksi dengan kuat hanya selama
tumbukan berlangsung kalaupun ada gaya eksternal yang bekerja, besarnya akan jauh lebih kecil
daripada gaya interaksi yang terjadi, dan oleh karenanya gaya tersebut diabaikan. Pada setiap jenis
tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan
energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan
atau terjadi perubahan bentuk.

4

Kelas X

Bahan Ajar Fisika
b. Jenis-jenis Tumbukan
1. Tumbukan lenting sempurna

Bagaimanakah tumbukan lenting sempurna itu? Dua benda dikatakan melakukan Tumbukan
lenting sempurna jika Momentum dan Energi Kinetik kedua benda sebelum tumbukan =
momentum dan energi kinetik setelah tumbukan. Dengan kata lain, pada tumbukan lenting
sempurna berlaku Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada peristiwa
tumbukan lenting sempurna karena total massa dan kecepatan kedua benda sama, baik sebelum
maupun setelah tumbukan. Hukum Kekekalan Energi Kinetik berlaku pada Tumbukan lenting
sempurna karena selama tumbukan tidak ada energi yang hilang.

Untuk memahami konsep ini, coba jawab pertanyaan berikut ini. Ketika dua bola billiard
atau dua kelereng bertumbukan, apakah anda mendengar bunyi yang diakibatkan oleh tumbukan
itu ? atau ketika mobil atau sepeda motor bertabrakan, apakah ada bunyi yang dihasilkan ? pasti
ada bunyi dan juga panas yang muncul akibat benturan antara dua benda. Bunyi dan panas ini
termasuk energi. Jadi ketika dua benda bertumbukan dan menghasilkan bunyi dan panas, maka ada
energi yang hilang selama proses tumbukan tersebut. Sebagian Energi Kinetik berubah menjadi
energi panas dan energi bunyi.

Dengan kata lain, total energi kinetik sebelum tumbukan tidak sama dengan total energi
kinetik setelah tumbukan. Nah, benda-benda yang mengalami Tumbukan Lenting Sempurna tidak
menghasilkan bunyi, panas atau bentuk energi lain ketika terjadi tumbukan. Tidak ada Energi
Kinetik yang hilang selama proses tumbukan. Dengan demikian, kita bisa mengatakan bahwa pada
peritiwa Tumbukan Lenting Sempurna berlaku Hukum Kekekalan Energi Kinetik.

Tumbukan lenting sempurna merupakan sesuatu yang sulit kita temukan dalam kehidupan
sehari-hari. Paling tidak ada ada sedikit energi panas dan bunyi yang dihasilkan ketika terjadi
tumbukan. Salah satu contoh tumbukan yang mendekati lenting sempurna adalah tumbukan antara
dua bola elastis, seperti bola billiard. Untuk kasus tumbukan bola billiard, memang energi kinetik
tidak kekal tapi energi total selalu kekal. Lalu apa contoh Tumbukan lenting sempurna ? contoh
jenis tumbukan ini tidak bisa kita lihat dengan mata telanjang karena terjadi pada tingkat atom,
yakni tumbukan antara atom-atom dan molekul-molekul. Sekarang mari kita tinjau persamaan
Hukum Kekekalan Momentum dan Hukum Kekekalan Energi Kinetik pada perisitiwa Tumbukan
Lenting Sempurna. Untuk memudahkan pemahamanmu, perhatikan gambar 10.4 di bawah.

5

KELAS X

Bahan Ajar Fisika

Gambar 2 bola mengalami lenting sempurna
Dua benda, benda 1 dan benda 2 bergerak saling mendekat. Benda 1 bergerak dengan
kecepatan v1 dan benda 2 bergerak dengan kecepatan v2. Kedua benda itu bertumbukan dan
terpantul dalam arah yang berlawanan. Perhatikan bahwa kecepatan merupakan besaran vektor
sehingga dipengaruhi juga oleh arah. Sesuai dengan kesepakatan, arah ke kanan bertanda positif
dan arah ke kiri bertanda negatif. Karena memiliki massa dan kecepatan, maka kedua benda
memiliki momentum (p = mv) dan energi kinetik (EK = ½ mv2). Total Momentum dan Energi
Kinetik kedua benda sama, baik sebelum tumbukan maupun setelah tumbukan.
Secara matematis, Hukum Kekekalan Momentum dirumuskan sebagai berikut :

m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’
Keterangan :
m1 = massa benda 1 (kg) , m2 = massa benda 2 (kg)
v1 = kecepatan benda sebelum tumbukan, dan v2 = kecepatan benda 2 Sebelum tumbukan (m/s)
v’1 = kecepatan benda Setelah tumbukan dan, v’2 = kecepatan benda 2 setelah tumbukan(m/s)
Jika dinyatakan dalam momentum,
m1v1 = momentum benda 1 sebelum tumbukan, m1v’1 = momentum benda 1 setelah tumbukan
m2v2 = momentum benda 2 sebelum tumbukan, m2v’2 = momentum benda 2 setelah tumbukan
Koefisien elastisitas Tumbukan Lenting Sempurna:

Perbandingan negatif antara selisih kecepatan benda setelah tumbukan dengan selisih
kecepatan benda sebelum tumbukan disebut sebagai koofisien elatisitas alias faktor kepegasan
(disebut juga koofisien restitusi). Untuk Tumbukan Lenting Sempurna, besar koofisien elastisitas
= 1. ini menunjukkan bahwa total kecepatan benda setelah tumbukan = total kecepatan benda
sebelum tumbukan. Lambang koofisien elastisitas adalah e. Secara umum, nilai koofisien
elastisitas dinyatakan dengan persamaan :

6

KELAS X

Contoh soal:
1. Bola pertama bergerak ke arah kanan dengan kelajuan 20 m/s mengejar bola kedua yang

bergerak dengan kelajuan 10 m/s ke kanan sehingga terjadi tumbukan lenting sempurna.

Jika massa kedua bola adalah sama, masing-masing sebesar 1 kg, tentukan kecepatan masing-
masing bola setelah tumbukan!
Pembahasan
Terlebih dahulu buat perjanjian tanda :
Arah kanan (+)
Arah kiri (−)
Dari hukum Kekekalan Momentum didapat persamaan :

(Persamaan 1)
Koefisien restituti (e) untuk tumbukan lenting sempurna adalah e = 1.

(Persamaan 2)
Gabungan persamaan 1 dan 2 :

7

KELAS X

Bahan Ajar Fisika

2. Tumbukan Lenting Sebagian
Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan di mana energi kinetik sistem setelah

tumbukan lebih kecil dari pada energi kinetik sebelum tumbukan. Jadi, ada sebagian energi kinetik
yang hilang setelah tumbukan dan berubah menjadi energi lain misalnya energi termal, energi

bunyi atau digunakan untuk mengubah bentuk benda. Hukum kekekalan momentum masih
berlaku pada tumbukan lenting sebagian.

Persamaan umumnya ditulis sebagai:

e merupakan bilangan positif dengan kisaran harga 0 < e < 1 dan disebut sebagai koefisien
restitusi.

Untuk menentukan koefisien restitusi benda yang bertumbukan, perhatikan gambar 10.5
berikut. Pada gambar 10.5, sebuah bola elastis jatuh bebas dari ketinggian h1 dari lantai, maka

terjadi tumbukan antara bola dengan lantai sehingga bola memantul setinggi h2. Berdasarkan
persamaan pada gerak jatuh bebas, kecepatan benda sesaat sebelum tumbukan adalah :

Gerak bola sesaat setelah terjadi tumbukan dapat
didefinisikan dengan gerak jatuh bebas, sehingga:

(arah ke atas negatif)
h1 Karena lantai diam, maka kecepatan lantai sebelum dan

sesudah tumbukan adalah nol, v2 = v2’ = 0, sehingga besarnya
h2
v2 koefisien restitusi adalah:

v1

Gambar 3 Tumbukan lenting
sebagian antara bola dengan
lantai

8

KELAS X

Contoh soal:

1. Dua bola dengan massa 3 kg dan 5 kg bergerak searah di atas permukaan lantai yang licin

dengan kecepatan 8 m/s dan 3 m/s. beberapa saat kemudian terjadi tumbukan lenting sebagian

dengan koefisien restitusinya 0,6. Tentukan kecepatan benda setelah tumbukan !

Pembahasan:

diket: m1 = 3 kg

m2 = 5 kg

e = 0,6

v1 = 8 m/s

v2 = 3 m/s
ditanya: v1’ dan v2’ ?

jawab:

m1v1+m2v2 = m1v1’+m2v2’
3(8) + 5 (3) = 3 v1’ + 5 v2’
24 + 15 = 3 v1’ + 5 v2’
39 = 3 v1’ + 5 v2’…… (pers. 1)
v2’ = 3 + v1’…. (pers. 2)

substitusikan persamaan 2 ke persamaan.1
39 = 3 v1’ + 5 v2’
39 = 3 v1’ + 5 (3 + v1’)
39 = 3 v1’ + 15 + 5 v1’
39 = 8 v1’ + 15
8 v1’ + 15 = 39
8 v1’ = 39 – 15
8 v1’ = 24
v1’ = 3 m/s

masukkan nilai v1’ ke dalam persamaan 1
39 = 3 v1’ + 5 v2’
39 = 3 (3) + 5 v2’
39 = 9 + 5 v2’
9+ 5 v2’ = 39
5v2’ = 39 – 9
v2’ = 6 m/s

9

KELAS X

Bahan Ajar Fisika
3. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

Dalam kehidupan sehari-hari, kita biasa menyaksikan benda-benda saling bertumbukan.
Banyak kecelakaan yang terjadi di jalan raya sebagiannya 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.

Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, hukum kekekalan energi kinetik tidak berlaku
namun hukum kekekalan momentum masih berlaku.

Gambar 4: Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

Pada tumbukan ini, benda bergabung setelah tumbukan sehingga nilai v1’= v2’= v’. Akibatnya,
nilai v1’- v2’ pada persamaan nilai restitusi (e) berharga nol, sehingga persamaan tersebut dapat
dituliskan seperti di bawah ini:

e=

Untuk tumbukan tidak lenting sama sekali, persamaan momentumnya dapat ditulis sebagai:
m1v1 + m2v2 = (m1+m2) v’

Dengan :
m1 = massa benda 1 (kg)
m2 = massa benda 2 (kg)
v1 = kecepatan awal benda 1 (m/s)
v2 = kecepatan awal benda 2 (m/s)
v' = v1' = v2' = kecepatan akhir benda (m/s)

10

KELAS X

Bahan Ajar Fisika

6 Penerapan Konsep Momentum dan Impuls

a Peluncuran Roket

Anda sudah mengetahui bahwa roket dapat meluncur
karena adanya gaya aksi reaksi, yaitu ketika roket menyemburkan
gas panas. Hasil pembakaran bahan bakar roket, yaitu gas panas.
Hasil pembakaran bahan bakar roket, yaitu gas panas yang
tersembur inilah yang memberikan dorongan terhadap roket.

Gaya dorong yang diberikan mesin roket bekerja

berdasarkan impuls yang diberikan oleh roket. Pada peluncuran

roket, berlaku hukum kekekalan momentum, yaitu pada saat

mesin roket dinyalakan, gas panas yang dihasilkan dari hasil

pembakaran bahan bakar mendapatkan momentum yang arahnya

ke bawah dan roket akan mendapatkan momentum yang besarnya

sama dengan arah yang berlawan dengan arah buang dari gas Gambar 5. Peluncuran roket

panas tersebut. memanfaatkan prinsip

Beda dengan kasus sebelumnya, pada peluncuran roket termjaodmi peenrtuubmahdaann immapsuslas selama

geraknya. Hal ini karena pada dasarnya gaya dorong roket ditimbulkan dari perubahan massa

roket tiap satuan waktu selama geraknya.

Berdasarkan prinsip momentum dan impuls, gaya dorong pada roket dapat dinyatakan sebagai
berikut.

11

KELAS X

Bahan Ajar Fisika

2 Tembakan Peluru dari Senapan

Tinjau sebuah peluru yang ditembakkan dari senapannya,
seperti terlihat pada gambar disamping.

Sebelum peluru ditembakkan dari senapan, pluru dan
senapan berada dalam keadaan diam. Pada saat peluru ditembakkan,
peluru akan bergerak dngan kecepatan tertentu, sedangkan senapan
akan tertolak berlawanan arah dengan arah gerak peluru.

Gambar 6 Seorang sedangmenembakkan
sebuah peluru dari senapan

12

KELAS X

Latihan
1. Seorang nelayan bermassa 50 kg naik di atas sebuah sampan bermassa 100 kg

yang bergerak dengan kecepatan 20 m/s. Jika nelayan tersebut lompat dengan
kecepatan 2 m/sdari sampan dengan arah yang sama dengan arah gerak sampan,
maka tentukanlah kecepatan perahu sesaat nelayan tersebut melompat adalah....
2. Dua buah bola A dan B, massanya masing-masing 0,2 kg dan 0,4 kg kedua bola
bergerak berlawanan arah dan segaris. Kedua bola bertumbukan, sesaat setelah
tumbukan kelajuan bola A adalah 10 m/s berlawanan dengan arah semula. Kelajuan
A dan B sebelum tumbukan masing-masing 80 m/s dan 12 m/s. Berapa kelajuan
benda B sesudah tumbukan?
3. Sebuah senapan massanya 2 kg menembakkan peluru yang massanya 2 gr dengan
kelajuan400 m/s, tentukan kecepatan senapan sesaat peluru lepas dari senapan !
4. Peluru pak polisi memiliki massa 15 gram yang ditembakkan ke arah pencuri sepeda
motor. Jika massa senapan 1,6 kg kecepatan peluru yang bergerak mencapai 120 m/s.
Cobahitung kecepatan mundur senapan sesaat setelah pak polisi melepas tembakkan!

13

KELAS X

Bahan Ajar Fisika

G Daftar Pustaka

Rufaida A. S, Sarwanto. 2018 Buku siswa Fisika Kelas X untuk SMA/MA, Surakarta:
Mediatama.

Utomo, Pristiadi, 2014. Fisika Bidang Keahlian Kesehatan untuk SMK/MAK Kelas X.
Jakarta: Erlangga

Sudirman, 2014. Fisika Bidang Keahlian Teknologi dan Rekayasa untuk SMK/MAK Kelas
X. Jakarta: Erlangga

14