Cara Kerja Laboratorium Tabrakan
Laboratorium Tabrakan minangka piranti simulasi interaktif kanggo nyinaoni tabrakan lenting lan mboten lenting antarane bal loro ing Jalur 1D utawa Bidang 2D. Kanthi ngatur massa, posisi, kacepetan, lan koefisien restitusi, pangguna bisa mirsani obahe bal ing njeron arena animasi. Nalika bal loro kasebut tabrakan, sistem bakal ngitung lan nampilake owah-owahan kacepetan, momentum, lan energi kinetik kanthi otomatis ing tabel perbandingan sadurunge lan sawise kedadeyan.
Saben simulasi mlaku ing browser iki — mboten wonten setelan sing dipununggah. Proses petungan lan rendering animasi kedadeyan langsung ing komputer utawa piranti pangguna tanpa nggunakake server eksternal.
Ngatur Setelan Tabrakan
Kanggo miwiti simulasi, pangguna bisa ngatur sawetara parameter ing bagean Atur tabrakan:
- Dimensi: Pilihan antarane Jalur 1D utawa Bidang 2D.
- Skenario: Pilihan konfigurasi awal sing wis disiapake, kayata Massa padha, adu arep, Abot nabrak entheng, Tabrakan mburi, Mboten lenting babar pisan, lan Tabrakan nyerempet 2D.
- Koefisien restitusi e: Slider kanggo ngatur tingkat kelentingan wiwit saka mboten lenting babar pisan (minimal) nganti lenting (maksimal).
- Properti Bal 1 & Bal 2:
- Massa: Nilai numerik positif nganti maksimal 1000 kg.
- Posisi x lan Posisi y (kanggo 2D): Koordinat posisi bal ing njeron arena.
- Kacepetan x lan Kacepetan y (kanggo 2D): Komponen kacepetan bal kanthi watesan ±50 m/s.
Nalika dijeda, seret bal kanggo ngatur posisine — simulasi bakal diwiwiti maneh saka setelan anyar. Pangguna uga bisa milih Kacepetan muter antarane Biasa utawa Alon, sarta nggunakake tombol kontrol Muter, Jeda, Langkah (kanggo ndeleng bingkai saben bingkai), lan Baleni.
Watesan Aturan lan Pesen Kasalahan
Simulasi iki nggunakake model piwulang sing digawe ideal: cakram alus, tanpa gesekan, tanpa gravitasi, tanpa puteran, tabrakan saknalika, lan tembok sing mantul sampurna. Kanggo njaga akurasi petungan, ana sawetara watesan sing kudu dipatuhi:
- Watesan Massa: Massa kudu luwih gedhe tinimbang nol lan ora kena ngluwihi 1000 kg.
- Watesan Kacepetan: Saben komponen kacepetan kudu dijaga ing njeron watesan ±50 m/s.
- Tabrakan Tembok: Tembok arena bakal mantulake bal tanpa ngowahi kacepetane (mung ngowahi arah kacepetan).
- Tanpa Gaya Eksternal: Mboten wonten gaya sing makarya ing antarane tabrakan, saengga posisi maju kanthi pas.
- Resolusi Tabrakan: Saben tabrakan dirampungake ing wektu kontak sing pas ing njeron bingkai, saengga bal sing cepet mboten bakal nembus siji lan sijine.
Yen setelan sing dilebokake ora cocog karo aturan, sistem bakal nampilake pesen kasalahan ing ngisor iki:
- Yen input dudu angka:
Bal ‹n›, ‹field›: “‹token›” mboten kalebu angka.(ing ngendi‹field›bisa awujudmassa,posisi x,posisi y,kacepetan x, utawakacepetan y). - Yen massa nol utawa negatif:
Bal ‹n›: massa kudu luwih gedhe tinimbang nol.. - Yen massa ngluwihi watesan:
Bal ‹n›: massa ing ndhuwur 1000 kg ngluwihi watesan demo iki.. - Yen kacepetan ngluwihi watesan:
Bal ‹n›: saben komponen kacepetan kudu ing njeron watesan ±50 m/s.. - Yen bal ing sanjabane arena:
Bal ‹n› miwiti ing sanjabane arena — balekake menyang njeron tembok.. - Yen bal tumpang tindih ing wiwitan:
Bal loro tumpang tindih ing wiwitan — edohake sadurunge miwiti..
Data lan Hasil Analisis
Nalika simulasi mlaku, pangguna bisa ndeleng data nyata lan asil analisis liwat rong bagean utama:
1. Saiki
Bagean iki nampilake data wektu nyata (real-time) saka bal sing lagi obah:
- Kacepetan
- Momèntum
- Energi kinetik
- Gunggung momentum
- Gunggung energi kinetik
2. Sadurunge lan sawise tabrakan
Nalika bal tabrakan, tabel perbandingan iki bakal keisi dhewe kanthi otomatis lan nampilake data:
- Tabrakan
‹n›, ing t =‹t›s - Kolom perbandingan: Sadurunge, Sawise, lan Owah-owahan
- Baris data kanggo saben bal: Kacepetan, Momèntum, lan Energi kinetik
- Katrangan energi sing ilang:
Energi kinetik sing ilang nalika tabrakan: ‹value› J (‹percent› saka gunggung sadurunge).
Rumus sing Digunakake
Petungan fisika ing njeron simulasi iki nggunakake rumus-rumus dhasar mekanika klasik ing ngisor iki:
Momentum lan energi kinetik
- Momentum: p = m·v
- Energi Kinetik: KE = ½·m·|v|²
Tabrakan ing sadawane garis pusat
Nalika bal loro tabrakan, n̂ minangka vektor satuan sing nggabungake titik pusat bal siji lan sijine, lan kacepetan relatif didefinisike minangka v_rel = v₂ − v₁.
- Besar impuls j diitung nganggo rumus: j = −(1 + e) · (v_rel · n̂) ÷ (1/m₁ + 1/m₂)
- Kacepetan sawise tabrakan: v₁′ = v₁ − (j/m₁)·n̂ v₂′ = v₂ + (j/m₂)·n̂
- Koefisien restitusi e didefinisike minangka: e = −(v_rel′ · n̂) ÷ (v_rel · n̂)
Kasus khusus lenting adu arep (e = 1)
v₁′ = ((m₁ − m₂)·v₁ + 2·m₂·v₂) ÷ (m₁ + m₂)
Kasus khusus mboten lenting babar pisan adu arep (e = 0)
Kacepetan bareng sawise tabrakan: v′ = (m₁·v₁ + m₂·v₂) ÷ (m₁ + m₂)
Ing antarane tabrakan
Posisi bal dianyari nganggo rumus: x ← x + v·Δt
Pitakonan sing Sering Ditakokake (FAQ)
Kenapa momentum tetep lestari sanajan energi kinetik mboten?
Nalika tabrakan, bal loro padha surung-surungan kanthi gaya sing padha lan berlawanan arah, saengga momentum sing ilang saka bal siji bakal ditampa dening bal liyane — gunggung momentum mboten bakal owah, ora preduli pira regane e. Energi kinetik mboten duwe perlindungan kaya ngono: ing tabrakan sing empuk, bagean saka energi kasebut owah dadi deformasi, panas, lan swara. Tabel sadurunge-lan-sawise nuduhake babagan iki kanthi pas — baris momentum tetep regane dene baris energi mudhun.
Apa sing sejatine diatur dening koefisien restitusi?
Iki minangka rasio sepira cepet bal loro padha pisah dibandhingake karo sepira cepet bal kasebut nyedhaki, diukur ing sadawane garis sing nggabungake titik pusate. Ing e = 1, pantulan mbalekake kabeh kacepetan nyedhaki lan energi kinetik tetep lestari; ing e = 0, bal mandheg pisah babar pisan — ing tabrakan adu arep, bal loro bakal obah bareng dadi siji. Kabeh angka in antarane bakal kelangan bagean saka energi: bal basket mantul in udakara e ≈ 0.6, bal tenis in ndhuwur beton in udakara 0.75.
Kenapa bal mboten kelet dadi siji ing tabrakan 2D sing mboten lenting babar pisan?
e = 0 ngilangake kacepetan pisah ing sadawane garis pusat — arah ing ngendi bal loro sejatine padha menet. Ing tabrakan adu arep, iku minangka kabeh gerakan, saengga bal obah bareng. Ing tabrakan nyerempet, saben bal uga duwe gerakan menyang sisih ing sadawane permukaan kontak, lan bal sing alus tanpa gesekan mboten duwe daya cengkeram kanggo ngilangake gerakan kasebut, saengga jalure tetep pisah sanajan pantulane dhewe wis ilang. Kanggo nggawe bal bener-bener kelet, mbutuhake gesekan utawa sistem kunci, sing pancen sengaja mboten dilebne ing model iki.
Sepira cedhake simulasi iki karo tabrakan sing nyata?
Hukum kelestarian iku pancen pas — hukum iki sing dadi pathokan kanggo penyelidik kacilakan lan ahli fisika partikel. Sing digawe ideal ing kene yaiku liyane: obyek nyata bakal owah wujude sajrone sawetara milidetik tinimbang kedadeyan saknalika, muter nalika ditabrak mboten pas ing tengahe, padha gesekan, lan nggulung nganti mandheg. Anggep angka-angka iki minangka watesan teori ing eksperimen sing resik, dudu minangka prediksi kanggo obyek nyata sing spesifik.