LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA DASAR 1 MENENTUKAN KOEFISIEN RESTITUSI TUMBUKAN
ANTARA BOLA TENIS MEJA DENGAN LANTAI
Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Eksperimen Fisika Dasar 1
Dosen Pengampu: Drs. Setiya Utari, M.Pd.
Disusun oleh :
Fathan Muhammad Izzuddin 1506910
Anggota Kelompok : Alifattun Nazwiyah 1505443 Sri Mulyani 1507520
Suhu (oC) Tekanan (cmHg) Sebelum 25.50 ± 0.25 68.630 ± 0.005
Sesudah 26.00 ± 0.25 68.690 ± 0.005
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG
A. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam percobaan ini adalah “Berapa koefisien restitusi tumbukan antara bola tenis meja dengan lantai?”.
B. Tujuan
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui koefisien restitusi dari suatu tumbukan, yaitu tumbukan antara bola tenis meja dengan lantai.
C. Manfaat
Manfaat dari percobaan ini adalah mengetahui nilai koefisien restitusi tumbukan antara bola tenis meja dengan lantai.
D. Dasar Teori
Momentum merupakan besaran vektor. Selain mempunyai nilai, momentum juga mempunyai arah. Arah momentum sama dengan arah kecepatan benda atau arah gerak benda. Tipler (1991) menyatakan bahwa momentum sebuah partikel didefinisikan sebagai hasil kali massa dan kecepatan. Semakin besar massa, semakin besar momentum. Hal ini terjadi juga pada kecepatan, semakin besar kecepatan, semakin besar momentum. Satuan internasional momentum adalah kilogram meter / sekon, disingkat kg m/s.
Ketika pada suatu sistem, momentum sistem tetap konstan akibat sistem terisolasi dari sekitarnya sehingga tidak ada gaya-gaya eksternal yang bekerja padanya, maka kondisi tersebut dikenal sebagai hukum kekekalan momentum. Gaya-gaya internal dalam sistem dapat mengubah energi mekanik total sistem, tetapi karena selalu terjadi berpasangan, gaya-gaya tersebut tidak dapat mengubah momentum total sistem. Dalam kasus tersebut, dapat ditulis dalam persamaan berikut :
Gambar 1.
Gambar 1 menunjukkan sebuah benda bermassa m1 yang bergerak
dengan kecepatan awal v1i ke arah benda kedua yang massanya m2 dan
bergerak dengan kecepatan awal v2i. v1f dan v2f merupakan kecepatan akhir
benda-benda setelah tumbukan. Kekekalan momentum dalam sistem tersebut menghasilkan persamaan berikut :
f
Tipler (1991) menyatakan bahwa persamaan 3 memberikan suatu hubungan antara kedua kecepatan v1f dan v2f yang dapat diketahui melalui tinjauan
energi. Jika tidak ada perubahan energi potensial pada internal sistem, energi kinetik akhir setelah tumbukan sama dengan energi awal, sehingga timbul persamaan:
Dengan membagi persamaaan 4 dengan persamaan 3,diperoleh:
i peristiwa tumbukan dua benda. Dari persamaan 5, dapat diketahui persamaan umum koefisien restitusi pada peristiwa tumbukan dua benda:
Menurut Purwanti (2014), tumbukan dibagi menjadi 3 jenis berdasarkan koefisien restitusinya antara lain :
a. Tumbukan lenting sempurna
Tumbukan lenting sempurna merupakan tumbukan yang terjadi pada 2 bola yang massanya sama, dimana bola 1 menumbuk bola 2 yang diam, setelah tumbukan bola 1 diam, kemudian bola 2 bergerak. Dalam kasus ini seakan-akan momentum bola 1 dialihkan seluruhnya ke bola 2. Sehingga energi kinetik bola 1 sama dengan energi kinetik bola 2. Pada jenis tumbukan ini berlaku hukum kekekalan momentum dan hukum kekekalan energi kinetik. Pada tumbukan lenting sempurna besarnya nilai koefisien restitusi e = 1. b. Tumbukan tidak lenting sama sekali
Tumbukan tidak lenting sama sekali merupakan tumbukan yang terjadi pada segumpal plastisin dilemparkan dalam arah mendatar menuju ke sebuah bola tenis lapangan yang diam di atas lantai licin. Plastisin tersebut menumbuk sentral bola dan sesaat setelah tumbukan, plastisin menempel pada bola bilyar dan keduanya kemudian bergerak bersama dengan kecepatan sama. Peristiwa diatas merupakan contoh tumbukan tidak lenting sama sekali. Jadi, untuk tumbukan tidak lenting sama sekali, sesaat setelah tumbukan kedua benda bersatu dan bergerak bersama dengan kecepatan yang sama. Besarnya koefisien restitusi e = 0.
c. Tumbukan lenting sebagian
Tumbukan lenting sebagian adalah tumbukan yang berada di antara dua keadaan ekstrem tumbukan lenting sempurna dan tumbukan tidak lenting sama sekali
Pada tumbukan lenting sebagian energi kinetik benda berkurang, sehingga hukum kekekalan energi mekanik tidak berlaku. Dalam menentukan koefisien restitusi dari sebuah bola yang jatuh bebas dari ketinggian hi ke lantai, yang kemudian
memantul setinggi hf. Berdasarkan persamaan pada gerak jatuh
bebas, kecepatan benda sesaatsebelum tumbukan adalah:
i
i gh
v 2 ...8
Gerak bola setelah terjadi tumbukan dapat diidentifikasikan dengan gerak jatuh bebas juga, sehingga:
f
f gh
v 2 ...9
Karena lantai diam, maka v2i dan v2f yang merupakan kecepatan
lantai sebelum dan sesudah tumbukan bernilai nol, v2i=v2f=0,
sehingga besarnya koefisien restitusi adalah :
i
E. Alat dan Bahan
Alat : - Penggaris 100 cm - Kertas HVS 2 lembar - Pulpen
- Handphone Bahan : Bola tenis meja
F. Prosedur Percobaan
- Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. - Meletakkan penggaris secara vertikal.
- Mengamati ketinggian bola tenis meja setelah terjadi tumbukan di handphone.
G. Tabel Data Pengamatan
Data hasil pengamatan disajikan dalam tabel berikut : Tabel 1. Data hasil pengamatan
No. Ketinggian bola tenis meja sebelum dijatuhkan (hi)
Ketinggian maksimum pantulan bola setelah bola dijatuhkan dari hi (hf)
Dengan mengetahui ketinggian bola tenis meja sebelum dijatuhkan (hi)
dan ketinggian maksimum pantulan bola setelah bola dijatuhkan dari hi (hf),
nilai koefisien restitusi (e) dapat ditemukan melalui persamaan 10
i f h h
e
sehingga diperoleh hasil koefisien restitusi yang disajikan dalam tabel 2. Tabel 2. Pengolahan data
Dari tabel diatas, nilai koefisien restitusi rata-rata dari 10 kali percobaan bernilai 0,89.
I. Analisis Data
Berdasarkan tabel 2, terlihat bahwa nilai koefisien restitusi (e) relatif konstan. Koefisien restitusi pada setiap ketinggian yang berbeda relatif sama namun masih memiliki perbedan yang sangat kecil. Nilai koefisien restitusi yang telah diukur tidak dapat dipastikan bahwa nilai tersebut adalah sama dengan nilai sebenarnya, artinya terdapat suatu ketidakpastian. Hal ini timbul karena adanya beberapa faktor, antara lain:
1. Ketidaktelitian dari alat ukur yang digunakan
Penggaris yang digunakan dalam percobaan ini hanya memiliki skala ketelitian 1 milimeter (mm). Hal ini menyebabkan kurangnya ketelitian dalam mengukur ketinggian maksimum setelah pantulan. 2. Kesalahan dalam membaca ketinggian
Adanya kesalahan tersebut terjadi pada saat peneliti mengamati hasil video dan membaca ketinggian di video. Resolusi kamera dan sudut pengambilan video merupakan faktor-faktor yang menyebabkan kesalahan dalam membaca ketinggian bola sebelum ditumbukan maupun setelah terjadi tumbukan. Resolusi kamera yang digunakan beresolusi 0,2 megapixels sehingga sebagian hasil video yang diamati tidak begitu jelas. Sudut pengambilan video mengakibatkan perbedaan ketika membaca ketinggian bola sebelum dipantulkan dengan mata telanjang dan menggunakan kamera, sehingga menyebabkan keraguan dalam menuliskan data.
3. Kesalahan dalam meletakkan bola pada ketinggian dimana bola akan dijatuhkan.
Kesalahan ini terjadi karena adanya getaran yang dihasilkan oleh tangan pada saat menjatuhkan bola yang dapat mempengaruhi ketinggian awal bola tenis meja.
Hal ini terjadi karena pada saat dijatuhkan, bola tidak selalu memiliki lintasan yang lurus karena adanya gaya gesek antara bola dengan udara. Sehingga untuk mendapatkkan lintasan yang lurus harus dilakukan secara berulang - ulang.
J. Simpulan dan Saran
Dari hasil perhitungan tumbukan bola tenis meja dapat disimpulkan bahwa bola tenis meja memiliki rata-rata koefisien restitusinya sebesar 0,89.
Agar perhitungaan tumbukan bola tenis meja tingkat kebenarannya mendekati sebenarnya, maka disarankan untuk menggunakan alat ukur yang memiliki ketelitian yang lebih tinggi. Kemudian pada saat melakukan percobaan disarankan merekam menggukan kamera yang resolusinya lebih baik dan juga pengambilan sudut yang dapat melihat keseluruhan mistar sehingga tidak menyebabkan kesalahan dalam membaca ketinggian pantulan dalam video. Dalam melakukan percobaan ini dibutuhkan tingkat ketelitian yang maksimal agar mendapatkan hasil yang memuaskan.
K. Daftar Pustaka
Tipler, Paul. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga. Purwanti, Sri. 2014. “Penentuan Koefisien Restitusi Tumbukan 2 Bola dengan Video Analisis Tracker” dalam Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVIII HFI Jateng & DIY, 27-30. Tersedia: http://hfi-diyjateng.or.id/sites/default /files/1/FULL-Penentuan%20Koefisien%20Restitusi%20Tumbukan
%202%20Bola%20dengan%20Video%20Analisis%20Tracker.pdf
L. Lampiran
Gambar 3. Foto bola pada h1f = 8,9 cm
Gambar 6. Foto bola pada h3i = 30 cm
Gambar 8. Foto bola pada h4i = 40 cm
Gambar 10. Foto bola pada h5i = 50 cm
Gambar 12 Foto bola pada h6i = 60 cm
Gambar 13 Foto bola pada h6f = 45,4 cm
Gambar 16. Foto bola pada h8i = 80 cm
Gambar 17. Foto bola pada h8f = 57,4 cm
Gambar 19. Foto bola pada h9f = 64,5 cm
