Teori Fisika dalam Permainan Lato-Lato

Life28 Views

Permainan Lato-Lato tidaklah sulit untuk dimainkan, apalagi kalau paham tentang teori Fisika tentang ‘Benda bertumbukan’. Bahkan Anda berkesempatan untuk mendapatkan rekor pemain lato-lato terlama dengan berbagai gaya jika dapat menerapkan teori Fisika ini.

Anak-anak yang belum pernah belajar tentang teori Fisika pun sudah bisa memainkan lato-lato, apalagi kalau didukung dengan ilmunya.

Pada artikel ini akan mengulas berbagai rumus fisika yang berkaitan dengan permainan lato-lato.

HUKUM 3 NEWTON

Bola lato-lato pada permainan lato-lato termasuk gerak osilasi yang bergerak secara periodik dan harmonik. Bola-bola lato-lato mengalami tumbukan akibat adanya gaya yang diayunkan dari tali pengikatnya.

Pantulan dari bola lato-lato ini sebenarnya tergantung dari besar gaya yang diayunkan pertama kali tadi. Hal ini sangat erat dengan Hukum 3 Newton yang berbunyi:

“Gaya aksi yang ditimbulkan dari suatu benda akan menyebabkan gaya reaksi pada benda tersebut dengan arah yang berlawanan”.

Dengan kata lain, apabila Anda mengayunkan tangan dengan cepat maka bola lato-lato juga akan semakin cepat pantulannya. Demikian juga sebaliknya.  

Perlu Anda ketahui bahwa pada Hukum 3 Newton ini hanya terbatas pada analisis gaya-gaya yang dialami pada sebuah benda. Kalau dihubungkan dengan Hukum 2 Newton akan mendapatkan percepatan bola lato-lato karena “Percepatan sebuah benda akan dipengaruhi oleh Gaya dan massa benda tersebut”.

MOMENTUM

Pada intinya bermain lato-lato adalah bagaimana cara membenturkan atau menumbukkan bola dengan bola pasangannya secara terus-menerus sehingga terjadi pantulan diantara keduanya. Salah satu komponen penting yang tidak boleh ditinggalkan dalam menganalisis tentang tumbukan adalah MOMENTUM.

Menurut Wikipedia, momentum atau pusa adalah:

“Besaran yang berhubungan dengan kecepatan dan massa suatu benda.”

Jika dikaitkan dengan benda yang bertumbukan maka momentum merupakan sebuah besaran yang menunjukkan ukuran kesukaran untuk menghentikan gerak suatu benda. Semakin besar momentumnya maka semakin sulit untuk menghentikan benda tersebut.

Misalnya sebuah truk tronton yang sedang melaju akan memiliki gaya momentum yang lebih besar jika dibanding dengan mobil pribadi. Sehingga proses pengereman untuk menghentikan truk tronton perlu waktu yang lebih lama.

Rumus Momentum adalah:

ρ = m x V

dimana :

ρ = momentum dengan satuan kg.m/s atau Ns

m = massa benda (kg)

v = kecepatan benda (m/s)

Contoh:

Jika bola lato-lato memiliki massa m=300 gram berayun dengan kecepatan 50 m/s, maka momentum bola lato-lato tersebut adalah ρ = m x v = 0,3 x 50 = 15 kg.m/s

BENDA BERTUMBUKAN

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai Momentum yang berkiatan dengan bola lato-lato, ada baiknya kita bahas tentang TUMBUKAN terlebih dahulu.

Perlu Anda ketahui bahwa tumbukan yang terjadi pada sebuah benda dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu tumbukan lenting sempurna, tumbukan tidak lenting sempurna dan tumbukan lenting sebagian.

1. Tumbukan lenting sempurna

Tumbukan ini terjadi ketika momentum dan energi kinetik masing-masing benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama. Artinya, setelah terjadi tumbukan kedua benda akan saling memantul (benda-benda yang bertumbukan tidak menempel).

2. Tumbukan tidak lenting sebagian

Tumbukan ini dapat ditandai dengan menyatunya kedua benda yang bertumbukan setelah terjadi tumbukan. Misalnya tembakan peluru pada benda target. Jadi, kecepatan benda-benda setelah terjadi tumbukan adalah sama besar (benda-benda yang bertumbukan saling menempel).

3. Tumbukan lenting Sebagian

Tumbukan ini terjadi ketika ada beberapa energi kinetik yang diubah menjadi energi dalam bentuk lain, seperti: energi panas, bunyi dan lain sebagainya. Hal ini menyebabkan energi kinetik sebelum tumbukan akan menjadi lebih besar dibandingkan energi kinetik sesudah tumbukan.

Berdasarkan ketiga jenis tumbukan diatas maka mainan lato-lato termasuk dalam tumbukan lenting sempurna. Jadi, pembahasan selanjutnya akan difokuskan pada momentum tumbukan lenting sempurna.

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Hukum kekekalan momentum menyebutkan bahwa, “Jika tidak ada gaya luar yang bekerja pada system maka jumlah momentum benda sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama.”

Hukum momentum pada tumbukan lenting sempurna pada mainan lato-lato adalah sebagai berikut:

  1. Misalkan bola lato-lato secara berurutan memiliki massa m1 dan m2. Kecepatan awal bola (sebelum tumbukan) adalah V1 dan V2.
  2. Jika gaya yang dipakai untuk menumbuk m1 adalah F12 dan m2 untuk F21, maka menurut Hukum 3 Newton (Faksi = –Freaksi) didapatkan hubungan F12 = – F21
  3. Kalikan kedua ruas persamaan dengan selang waktu Δt sehingga akan diperoleh persamaan yang sama dengan Hukum Kekekalan Momentum:

F12Δt = –F21Δt
(m1v1 – m1v1‘)= –(m2v2 – m2v2‘)
m1v1 – m1v1‘ = –m2v2 + m2v2
m1v1 + m2v2 = m1v1‘ + m2v2

KECEPATAN BENDA SETELAH BERTUMBUKAN

Bola lato-lato memiliki massa yang sama yaitu m1 dan m2. Kecepatan awal bola (sebelum tumbukan) adalah V1 dan V2 juga sama.

Kedua bola bertumbukan lenting sempurna dan akan bertukar dengan arah yang berkebalikan dengan kecepatan setelah tumbukan. Kecepatan bola 1 dan 2 setelah terjadi tumbukan secara berurutan adalah v1’ = –v2 dan v2’ = –v1.

Diagram Benda Bebas (DBB) Lato-Lato

Pada persoalan lato-lato, bola 1 dan 2 memiliki massa yang sama yaitu m1 = m2 = m kg. Apabila kecepatan setelah tumbukan bola 1 dan 2 adalah sama, maka v1 = v2 dengan arah yang berlawanan. = 8 m/s ke kiri. V1 mengarah ke KIRI dan V2  mengarah ke KANAN.

Maka energi kinetik bola 1 dan 2 setelah bertumbukan adalah sama yaitu:

Ek1 = Ek2 = 1/2mv12
Contoh: Misalkan bola lato-lato memiliki kondisi seperti ini:

  • Kecepatan benda 1 sebelum tumbukan: v1 = 30 m/s
  • Kecepatan benda 2 sebelum tumbukan: v2 = 30 m/s
  • Massa benda 1: m1 = 0,003 kg
  • Massa benda 2: m2 = 0,003 kg
  • Jenis tumbukan: lenting sempurna

Energi kinetik benda 1 dan 2 setelah tumbukan adalah:
Ek1 = Ek2 = 1/2mv12
1/2 × 0,003 × 302
1/2 × 0,003 × 900 = 1,35 m/s

Jadi, besarnya kecepatan benda setelah tumbukan dan energi kinetik benda A sesudah tumbukan berturut-turut adalah 30 m/s ke kiri dan 1,35 J.

Demikianlah perhitungan Fisika terkait dengan bola-bola yang dipantulkan pada permainan lato-lato. Dengan memahami konsep tumbukan antar benda maka Anda akan dapat memprediksi kecepatan dan energi kinetik benda yang bertumbukan tersebut.*)