Menentukan Koefisien Restitusi Tumbukan antara Bola Tenis Meja dengan Lantai

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
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 :
...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 :
konstan ...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 :

...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:

...4
Dengan membagi persamaaan 4 dengan persamaan 3,diperoleh:
...5
yang dapat ditulis

...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:
...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
Gerak bola setelah terjadi tumbukan dapat diidentifikasikan dengan
gerak jatuh bebas juga, sehingga:
...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 :

...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
"No. "Ketinggian bola tenis meja "Ketinggian maksimum pantulan "
" "sebelum dijatuhkan (hi) "bola setelah bola dijatuhkan "
" " "dari 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 "

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

sehingga diperoleh hasil koefisien restitusi yang disajikan dalam tabel
2.
Tabel 2. Pengolahan data
"No. "hi "hf "Koefisien restitusi "
" " " "(e) "
"1. "10 cm "8,9 cm "0,94 "
"2. "20 cm "17,8 cm "0,94 "
"3. "30 cm "25,8 cm "0,93 "
"4. "40 cm "32,5 cm "0,90 "
"5. "50 cm "39,8 cm "0,89 "
"6. "60 cm "45,4 cm "0,87 "
"7. "70 cm "52,5 cm "0,87 "
"8. "80 cm "57,4 cm "0,85 "
"9. "90 cm "64,4 cm "0,85 "
"10. "100 cm "68,2 cm "0,83 "
"Koefisien restitusi rata-rata (erata-rata) "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 12 Foto bola pada h6i = 60 cm

Gambar 13 Foto bola pada h6f = 45,4 cm

Gambar 14.Foto bola pada h7i = 70 cm








Menentukan Koefisien Restitusi Tumbukan antara Bola Tenis Meja dengan Lantai

Recommend Documents