Menentukan Koefisien Restitusi Tumbukan (1)

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
Sri Mulyani

Sebelum
Sesudah

1505443
1507520

Suhu (oC)
25.50 ± 0.25

26.00 ± 0.25

Tekanan (cmHg)
68.630 ± 0.005
68.690 ± 0.005

DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2016

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
kecepatannya :



p m.v

...1

Dari persamaan 1, momentum berbanding lurus dengan 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 :
P  mi vi  konstan
i

...2

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 :
m1v1i  m2 v2 i m1v1 f  m2 v2 f


m1 (v1i  v1 f ) m2 (v2 f  v2i ) ...3

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:
1
1
1
1
m1v12i  m2 v22i  m1v12f  m2 v22 f
2
2
2
2
m1 (v12i  v12f ) m2 (v22 f  v22i )
m1 (v1i  v1 f )(v1i  v1 f ) m2 (v2 f  v2i )(v2i  v2 f )


...4

Dengan membagi persamaaan 4 dengan persamaan 3,diperoleh:
v1i  v1 f v2 f  v2 i

...5

yang dapat ditulis
v2 f  v1 f  (v2 i  v1i )
v f  vi

...6

Salah satu penerapan hukum kekekalan momentum adalah pada
peristiwa tumbukan dua benda. Dari persamaan 5, dapat diketahui persamaan
umum koefisien restitusi pada peristiwa tumbukan dua benda:
e 

v f
vi


...7

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
mengalami tumbukan antara bola dengan lantai sehingga bola

memantul setinggi hf. Berdasarkan persamaan pada gerak jatuh
bebas, kecepatan benda sesaatsebelum tumbukan adalah:
...8

vi  2 ghi

Gerak bola setelah terjadi tumbukan dapat diidentifikasikan dengan
gerak jatuh bebas juga, sehingga:
v f 

...9

2 gh f

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 :

e 

e 

e

(v2 f  v1 f )
(v2i  v1i )
(



(0  v1 f )
(0  v1i )



v1 f
v1i


2 gh f )
2 gh1

hf
hi

...10

Oleh karena itu, besar koefisien restitusi tumbukan lenting
sebagian diantara 0 dan 1 (0 < e < 1).
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.

-

Menjatuhkan bola tenis meja sebanyak 10 kali dengan ketinggian 10 cm,
20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 60 cm, 70 cm, 80 cm, 90 cm, dan 100 cm.

-

Merekam bola dengan menggunakan kamera dari handphone.

-

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
Ketinggian bola tenis meja sebelum
No.
dijatuhkan (hi)
1.
10 cm
2.
20 cm
3.
30 cm
4.
40 cm
5.
50 cm
6.
60 cm
7.
70 cm
8.
80 cm
9.
90 cm
10.
100 cm

Ketinggian maksimum pantulan bola
setelah bola dijatuhkan dari hi (hf)
8,9 cm
17,8 cm
25,8 cm
32,5 cm
39,8 cm
45,4 cm
52,5 cm
57,4 cm
64,4 cm
68,2 cm

H. Pengolahan Data
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
e

hf
hi

sehingga diperoleh hasil koefisien restitusi yang disajikan dalam tabel 2.
Tabel 2. Pengolahan data
No.
hi
hf
1.
10 cm
8,9 cm
2.
20 cm
17,8 cm
3.
30 cm
25,8 cm
4.
40 cm
32,5 cm
5.
50 cm
39,8 cm
6.
60 cm
45,4 cm
7.
70 cm
52,5 cm
8.
80 cm
57,4 cm
9.
90 cm
64,4 cm
10.
100 cm
68,2 cm
Koefisien restitusi rata-rata (erata-rata)

Koefisien restitusi (e)
0,94
0,94
0,93
0,90
0,89
0,87
0,87
0,85
0,85
0,83
0,89

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.

4.

Kesulitan untuk membuat bola jatuh bebas dengan lintasan yang
lurus.

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 2. Foto bola pada h1i = 10 cm

Gambar 3. Foto bola pada h1f = 8,9 cm

Gambar 4. Foto bola pada h2i = 20 cm

Gambar 5. Foto bola pada h2f = 17,8 cm

Gambar 6. Foto bola pada h3i = 30 cm

Gambar 7. Foto bola pada h3f = 25,8 cm

Gambar 8. Foto bola pada h4i = 40 cm

Gambar 9. Foto bola pada h4f = 32,5 cm

Gambar 10. Foto bola pada h5i = 50 cm

Gambar 11. Foto bola pada h5f = 39,8 cm

Gambar 12 Foto bola pada h6i = 60 cm

Gambar 13 Foto bola pada h6f = 45,4 cm

Gambar 14.Foto bola pada h7i = 70 cm

Gambar 15. Foto bola pada h7f = 52,5 cm

Gambar 16. Foto bola pada h8i = 80 cm

Gambar 17. Foto bola pada h8f = 57,4 cm

Gambar 18. Foto bola pada h9i = 90 cm

Gambar 19. Foto bola pada h9f = 64,5 cm

Gambar 20. Foto bola pada h10i = 100 cm

Gambar 21. Foto bola pada h10f = 68,2 cm