Simulator Tumbukan dan Momentum
Persamaan dalam simulasi ini
| m₁, m₂ | massa kedua kereta | ||
|---|---|---|---|
| v₁, v₂ | kecepatan sebelum tumbukan | positif ke kanan | |
| v₁′, v₂′ | kecepatan setelah tumbukan | ||
| p | momentum total | sama sebelum dan sesudah di setiap tumbukan, karena gaya antara kedua kereta sama besar dan berlawanan arah |
Dengan nilai saat ini:
| e | Koefisien restitusi e (kelentingan) | 1 berarti lenting sempurna (berpisah secepat saat bertemu), 0 tidak lenting sama sekali (menempel); bola tenis sekitar 0,75 |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| kedua syarat di atas diselesaikan bersama |
Dengan nilai saat ini:
| KE | energi kinetik total | hanya kekal bila e = 1; sisanya menjadi panas, bunyi dan penyok | |
|---|---|---|---|
| ΔKE | energi kinetik yang hilang | (1 − e²) × ½ µ (v₁ − v₂)², dengan µ = m₁m₂ ÷ (m₁ + m₂) |
Dengan nilai saat ini:
| v_cm | kecepatan pusat massa | tidak pernah berubah: tumbukan tidak bisa mempercepat atau memperlambat pasangan itu secara keseluruhan |
|---|
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator tumbukan
- Atur massa dan kecepatan tiap kereta; kecepatan positif ke kanan. Kereta meluncur tanpa gesekan di lintasan udara, bertumbukan, lalu terus sampai penahan ujung, kemudian percobaan dimulai lagi.
- Atur koefisien restitusi dari 1, tumbukan lenting sempurna saat kereta saling memantul, sampai 0, saat keduanya menempel. Perhatikan grafiknya: momentum total sama sebelum dan sesudah setiap kali, sedangkan energi kinetik hanya bertahan bila e bernilai 1.
- Diagram batang membandingkan momentum dan energi kinetik tiap kereta sebelum dan sesudah, dan persamaan menghitung kecepatan setelah tumbukan dengan angkamu. Penanda kuning adalah pusat massa, yang terus bergerak dengan kecepatan sama selama tumbukan.
Pertanyaan umum
Apakah momentum selalu kekal dalam tumbukan?
Ya, selama tidak ada gaya luar yang bekerja selama tumbukan. Kedua kereta saling mendorong dengan gaya sama besar dan berlawanan selama waktu yang sama, jadi momentum yang didapat satu kereta hilang dari yang lain: m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′. Gesekan atau dinding akan menambah gaya luar, karena itu percobaannya memakai lintasan udara.
Apa beda tumbukan lenting dan tidak lenting?
Pada tumbukan lenting, energi kinetik juga kekal, jadi kereta berpisah secepat saat mendekat; bola biliar mendekati hal ini. Pada tumbukan tidak lenting sebagian energi kinetik menjadi panas, bunyi dan perubahan bentuk. Pada tumbukan tidak lenting sama sekali, benda menempel dan bergerak bersama dengan kecepatan pusat massa, dan energi kinetik yang hilang sebesar mungkin menurut kekekalan momentum.
Apa yang terjadi bila dua massa sama bertumbukan lenting?
Keduanya bertukar kecepatan. Kereta bergerak yang menabrak kereta identik yang diam langsung berhenti dan kereta lainnya melaju dengan kecepatannya, seperti yang ditunjukkan ayunan Newton. Kereta ringan yang memantul dari kereta berat kembali dengan kecepatan hampir sama, sementara yang berat hampir tidak bergerak.
Apa itu koefisien restitusi?
Perbandingan kecepatan saat berpisah dengan kecepatan saat mendekat, e = (v₂′ − v₁′) ÷ (v₁ − v₂). Nilainya dari 0 (menempel) sampai 1 (lenting sempurna). Bola basket di lapangan sekitar 0,8, bola tenis sekitar 0,75, gumpalan tanah liat mendekati 0. Bagian energi kinetik yang bertahan dalam kerangka pusat massa adalah e².
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.