HUKUM HOOKE SMAN 111 JAKARTA Iim Malichatun, S.Pd 6/13/23 Fisika
1 | P a g e Elastisitas Hukum Hooke_SMAN 111 jkt_Iim Malichatun A. Hukum Hooke Penggunaan pegas banyak kalian jumpai dalam kehidupan sehari-hari, antara lain Shockbreaker sepeda motor/mobil, springbed, neraca pegas dan masih banyak lagi alat-alat yang menggunakan sifat elastis pegas. Ketika kalian duduk di atas sepeda motor, pegas pada shockbreaker akan memendek. Begitu pula ketika kalian menggantungkan benda di neraca pegas, maka pegas di dalamnya akan memanjang. Jika kalian jeli mengamati, maka akan menemukan bahwa sebuah beban dengan berat tertentu akan menyebabkan pertambahan panjang yang berbeda untuk dua jenis pegas yang berbeda. Perbedaan pertambahan panjang ini disebabkan karakteristik pegas yang dinyatakan sebagai konstanta pegas. Konstanta pegas menggambarkan kekakuan pegas. Semakin besar konstanta yang dimiliki pegas, pegas semakin kaku dan semakin sulit diregangkan atau ditekan. Begitu pula sebaliknya, jika konstanta pegas kecil, pegas tersebut semakin mudah diregangkan atau ditekan. Maka dengan demikian, jika konstanta pegas semakin besar maka gaya yang diberikan untuk meregangkan atau menekannya juga semakin besar. Kegiatan LKPD Nah…untuk mengetahui hubungan antara besar gaya dengan pertambahan panjang pegas dan konstanta pegas lakukanlah kegiatan percobaan Hukum Hooke.
2 | P a g e Elastisitas Hukum Hooke_SMAN 111 jkt_Iim Malichatun Dengan melakukan kegiatan LKPD kalian telah menyelidiki hubungan antara gaya yang bekerja pada pegas dan pertambahan pegas. Hubungan antara kedua besaran tersebut telah diselidiki oleh ilmuwan bernama Hooke. Kalian telah menemukan bahwa gaya yang bekerja pada pegas sebanding dengan pertambahan panjang pegas (F ∝ ΔL). Hubungan ini dinyatakan dengan grafik pada gambar disamping. Secara matematis, hubungan kesebandingan antara besar gaya dan pertambahan pegas ini mengharuskan adanya konsanta yaitu konstanta pegas (k) yang secara fisis mewakili sifat pegas ketika dikenai gaya. Berdasarkan grafik F = f (ΔL), nilai konstanta pegas sama dengan nilai grafik kemiringan F = f (ΔL), yaitu = ∆ ∆ = tan di beberapa buku fisika, pertambahan perubahan panjang pegas ini dinyatakan dengan Δx sehingga hubungan antara gaya, konstanta pegas dan pertambahan panjang pegas dapat dinyatakan sebagai berikut : = .∆ dimana: k = Tetapan pegas (N/m) Persamaan ini merupakan representasi matematis dari pernyataan Robert Hooke. Hooke merupakan seorang ilmuwan Inggris yang mengemukakan “Jika gaya tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya.” Apakah yang terjadi pada pegas ketika masa beban pada kegiatan LKPD terus ditambah? apakah pegas akan tetap elastis? Gaya tarik yang dikerjakan pada benda dapat mengubah bentuk dan ukuran benda. Jika gaya yang dikerjakan pada benda lebih kecil dari batas elastisitas benda θ F ΔL Gambar 2.1 Grafik hubungan gaya (F) dengan perpanjang pegas (ΔL)
3 | P a g e Elastisitas Hukum Hooke_SMAN 111 jkt_Iim Malichatun maka benda akan kembali ke bentuk atau ukuran semula ketika gaya itu dihilangkan. Akan tetapi jika gaya yang diberikan lebih besar dari batas elastisitas, maka benda berubah secara permanen. Apabila pegas sedemikian ditarik (diperpanjang) sebanyak Δx , dengan gaya F, maka gaya pemulih (gaya pegas) yang di hasilkan adalah Tanda negatif yang tedapat pada persamaan menunjukkan arah gaya pegas yang berlawanan dengan arah simpangannya. dimana adalah suatu konstanta positif yang disebut tetapan pegas, dengan satuan Newton per meter. Dengan persamaan tersebut dapat diketahui hubungan antara gaya pemulih dengan perubahan panjang berbanding lurus. Atau dapat dinyatakan dengan semakin besar perubahan panjang yang terjadi, maka semakin besar pula gaya pemulih yang dihasilkan. Contoh Soal Sebuah pegas dalam keadaan tergantung bebas mempunyai panjang 10 cm. Pada ujung bebas digantungkan beban 200 gram hingga panjang pegas menjadi 11 cm. jika g = 10 m/s2 , berapakah konstanta pegas tersebut ? Penyelesaian Diketahui : X0= 10 cm = 0,1 m m = 200 gr = 0,2 kg Dimana, F = gaya (N) Δx = pertambahan panjang pegas (m) K = tetapan pegas (N/m) = −∆
4 | P a g e Elastisitas Hukum Hooke_SMAN 111 jkt_Iim Malichatun X = 11 cm = 0,11 m g = 10 m/s2 Ditanya : k =…? Jawab : Δx = x – x0 Δx = 0,11 – 0,1 = 0,01 m k = ∆ = . ∆ = . , k = , = ⁄ Grafik hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (x) ditunjukan pada gambar di bawah. Konstanta pegas berdasarkan grafik adalah… Berdasarkan Hukum Hooke : = ∆ sehingga konstanta pegas berdasarkan grafik di atas adalah : = ∆ = , = /
5 | P a g e Elastisitas Hukum Hooke_SMAN 111 jkt_Iim Malichatun Selesaikan soal berikut! 1. Jelaskan mengenai hukum Hooke dan gaya pemulih! 2. Dua pegas X dan Y memiliki panjang yang sama yaitu 50 cm. Pada saat pegas A ditarik dengan gaya 27 N panjangnya berubah menjadi 56 cm. Sedangkan pegas B yang ditarik dengan gaya 27 N ternyata panjangnya menjadi 60 cm. Tentukan perbandingan konstanta pegas antara pegas A dan pegas B! 3. Sebuah pegas yang digantung diberi beban seberat 200 gram sehingga pegas bertambah panjang 4 cm. Jika beban ditarik ke bawah sejauh 6 cm, gaya pemulih pada pegas tersebut adalah…….