Hubungan Antara Gaya Pegas, Konstanta Pegas, dan Pertambahan Panjang Pegas

Rangkuman Materi

Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu di hilangkan. Benda tak elastis (plastis) adalah beberapa benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar dihilangkan. Contoh: tanah liat (lempung), adonan tepung kue, lilin mainan (plastisin). Benda elastis kebalikan dari benda plastis, Contoh: karet gelang, pentil dan lain-lain.

Jika suatu benda terkena gaya F, maka bentuk benda itu akan berubah, besar perubahan bentuk benda (misalnya panjang atau lebar) sebesar ∆x, dalam banyak situasi ∆x berbanding lurus dengan besar gaya F yang diberikan oleh persamaan berikut:

                                                           

                                                                       

Persamaan di atas dapat dinyatakan dalam kalimat  ‘jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang pegas berbanding  lurus (sebanding) dengan gaya tariknya’, pernyataan ini dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan utuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666 oleh karena itu persamaan di atas dikenal dengan hukum Hooke, dalam persamaan tersebut k merupakan suatu konstanta yang menunjukkan sifat benda itu. Konstanta ini disebut konstanta Hooke.

	Gambar 1. Perpanjangan pegas kalau diberikan beban m dengan gaya gravitasi Fg = m.g

 

Dalam percobaan ini kita memakai pegas sebagai contoh benda,  ketika belum diberi gaya, pegas sepanjang x₀ kita memberi gaya pada pegas dengan menggantungkan beban dengan massa m pada pegas. Beban tersebut mengalami gaya gravitasi Fg sebesar Fg = m.g. Gaya gravitasi ini menarik pegas ke bawah sehingga panjang pegas bertambah sejauh ∆x, maka panjang pegas menjadi x₁ berarti dengan persamaan di atas terdapat hubungan antara panjang pegas x dan besar gaya Fg sebagai berikut:

 

Tujuan :

Tujuan eksperimen ini adalah siswa mampu memahami tentang hukum Hooke dan dapat menentukan nilai tetapan pegas dari hasil percobaan.

Alat dan Bahan:

Untuk percobaan ini dibutuhkan seperangkat alat dan bahan sebagai berikut: 1 set statif, 1 buah penggaris, 1 set beban gantung, 1 buah pegas, 1 lembar kertas grafik.

Perencanaan Eksperimen:

Mahasiswa diminta untuk merencanakan dan melaksanakan eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara besar gaya tarik pegas dengan besar pertambahan panjang pegas menggunakan rangkaian alat seperti ditunjukkan pada gambar 2.

	Gambar 2. Rangkaian alat untuk percobaan hukum Hooke

 

Rumusan Masalah : Berdasarkan eksperimen gambar 2, (1). apakah pengaruh besar gaya tarik terhadap besar pertambahan panjang pegas? (2) apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas? (3) berapakah nilai konstanta pegas dari hasil eksperimen?

Hipotesis : (1). Semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas, (2) ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk, (3) 1/9  N/cm

Variabel :

a.      Yang dijaga konstan    : jenis dan kondisi pegas, penggaris, statif, dan neraca pegas,

b.      Yang dimanipulasi      : besar gaya tarik pegas

c.       Yang merespon           : besar pertambahan panjang pegas

Definisi Operasional Variabel Manipulasi: gaya tarik dimanipulasi dengan cara mengubah-ubah mulai dari 0 N, 1 N, 2 N, 3N, 4N, 5N dan 6N, besar beban (massa beban diukur dengan neraca pegas), gaya tarik dihitung dengan menggunakan (F = mg)

Definisi Operasional Variabel Respon : pertambahan panjang pegas pada setiap gaya tarik yang diberikan diukur dengan menggunakan penggaris.

Prosedur Percobaan :

1.        Gantungkan pegas baca kedudukan jarumnya (lo)

2.        Tambahkan beban  (m) dan catat pula kedudukan jarum (l)

3.        Ulangi kegiatan di atas dengan setiap kali memperbesar beban dan mencatat kedudukan jarum penunjuknya.

4.        Catat hasilnya dalam tabel pengamatan berikut ini!

Tabel Pengamatan

g = 10 m/s²                                                                                          lo = 40 cm

No	Beban (m) kg	F = m g (N)	l (m)	∆l = l - lo (cm)
1	0	0	40	0
2	0,1	1	49	9
3	0,2	2	58	18
4	0,3	3	67	27
5	0,4	4	76	36
6	0,5	5	88	48
7	0,6	6	110	70

5.         Buatlah kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan ∆l

Gambar 3. Grafik gaya tarik vs pertambahan panjang pegas

Analisis :

1.      Bagaimanakah hubungan antara gaya tarik dengan pertambahan panjang pegas?

Semakin  besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas.

2.      Apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas?

Ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.

Kesimpulan :

1.      Apakah hipotesis Anda diterima? diterima

2.      Kesimpulan apa yang dapat anda buat?

Hipotesis diterima yaitu jika pegas dipertahankan konstan, semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas.

jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.

Penerapan :

Hukum Hooke memungkinkan kita untuk menghitung gaya tarik pegas, pertambahan panjang pegas dan konstanta pegas.

Jika ratio atau perbandingan gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas untuk dua pegas sama, maka konstanta/tetapan pegas untuk kedua pegas itu adalah sama

Daftar Pustaka

Anonim. Panduan Percobaan Pudak Scientific Kit Mekanika. Bandung : Pudak Scientific.

Giancolly C Douglas. 2004. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Halliday Resnick, 2004. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Blocher, Richard. Petunjuk Praktikum Elastisitas.

Hubungan Antara Gaya  Pegas, Konstanta Pegas, dan Pertambahan Panjang Pegas

Rangkuman Materi

Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu di hilangkan. Benda tak elastis (plastis) adalah beberapa benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar dihilangkan. Contoh: tanah liat (lempung), adonan tepung kue, lilin mainan (plastisin). Benda elastis kebalikan dari benda plastis, Contoh: karet gelang, pentil dan lain-lain.

Jika suatu benda terkena gaya F, maka bentuk benda itu akan berubah, besar perubahan bentuk benda (misalnya panjang atau lebar) sebesar ∆x, dalam banyak situasi ∆x berbanding lurus dengan besar gaya F yang diberikan oleh persamaan berikut:

                                                           

                                                                       

Persamaan di atas dapat dinyatakan dalam kalimat  ‘jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang pegas berbanding  lurus (sebanding) dengan gaya tariknya’, pernyataan ini dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan utuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666 oleh karena itu persamaan di atas dikenal dengan hukum Hooke, dalam persamaan tersebut k merupakan suatu konstanta yang menunjukkan sifat benda itu. Konstanta ini disebut konstanta Hooke.

	Gambar 1. Perpanjangan pegas kalau diberikan beban m dengan gaya gravitasi Fg = m.g

 

Dalam percobaan ini kita memakai pegas sebagai contoh benda,  ketika belum diberi gaya, pegas sepanjang x₀ kita memberi gaya pada pegas dengan menggantungkan beban dengan massa m pada pegas. Beban tersebut mengalami gaya gravitasi Fg sebesar Fg = m.g. Gaya gravitasi ini menarik pegas ke bawah sehingga panjang pegas bertambah sejauh ∆x, maka panjang pegas menjadi x₁ berarti dengan persamaan di atas terdapat hubungan antara panjang pegas x dan besar gaya Fg sebagai berikut:

 

Tujuan :

Tujuan eksperimen ini adalah siswa mampu memahami tentang hukum Hooke dan dapat menentukan nilai tetapan pegas dari hasil percobaan.

Alat dan Bahan:

Untuk percobaan ini dibutuhkan seperangkat alat dan bahan sebagai berikut: 1 set statif, 1 buah penggaris, 1 set beban gantung, 1 buah pegas, 1 lembar kertas grafik.

Perencanaan Eksperimen:

Mahasiswa diminta untuk merencanakan dan melaksanakan eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara besar gaya tarik pegas dengan besar pertambahan panjang pegas menggunakan rangkaian alat seperti ditunjukkan pada gambar 2.

	Gambar 2. Rangkaian alat untuk percobaan hukum Hooke

 

Rumusan Masalah : Berdasarkan eksperimen gambar 2, (1). apakah pengaruh besar gaya tarik terhadap besar pertambahan panjang pegas? (2) apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas? (3) berapakah nilai konstanta pegas dari hasil eksperimen?

Hipotesis : (1). Semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas, (2) ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk, (3) 1/9  N/cm

Variabel :

a.      Yang dijaga konstan    : jenis dan kondisi pegas, penggaris, statif, dan neraca pegas,

b.      Yang dimanipulasi      : besar gaya tarik pegas

c.       Yang merespon           : besar pertambahan panjang pegas

Definisi Operasional Variabel Manipulasi: gaya tarik dimanipulasi dengan cara mengubah-ubah mulai dari 0 N, 1 N, 2 N, 3N, 4N, 5N dan 6N, besar beban (massa beban diukur dengan neraca pegas), gaya tarik dihitung dengan menggunakan (F = mg)

Definisi Operasional Variabel Respon : pertambahan panjang pegas pada setiap gaya tarik yang diberikan diukur dengan menggunakan penggaris.

Prosedur Percobaan :

1.        Gantungkan pegas baca kedudukan jarumnya (lo)

2.        Tambahkan beban  (m) dan catat pula kedudukan jarum (l)

3.        Ulangi kegiatan di atas dengan setiap kali memperbesar beban dan mencatat kedudukan jarum penunjuknya.

4.        Catat hasilnya dalam tabel pengamatan berikut ini!

Tabel Pengamatan

g = 10 m/s²                                                                                          lo = 40 cm

No	Beban (m) kg	F = m g (N)	l (m)	∆l = l - lo (cm)
1	0	0	40	0
2	0,1	1	49	9
3	0,2	2	58	18
4	0,3	3	67	27
5	0,4	4	76	36
6	0,5	5	88	48
7	0,6	6	110	70

5.         Buatlah kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan ∆l

Gambar 3. Grafik gaya tarik vs pertambahan panjang pegas

Analisis :

1.      Bagaimanakah hubungan antara gaya tarik dengan pertambahan panjang pegas?

Semakin  besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas.

2.      Apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas?

Ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.

Kesimpulan :

1.      Apakah hipotesis Anda diterima? diterima

2.      Kesimpulan apa yang dapat anda buat?

Hipotesis diterima yaitu jika pegas dipertahankan konstan, semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas.

jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.

Penerapan :

Hukum Hooke memungkinkan kita untuk menghitung gaya tarik pegas, pertambahan panjang pegas dan konstanta pegas.

Jika ratio atau perbandingan gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas untuk dua pegas sama, maka konstanta/tetapan pegas untuk kedua pegas itu adalah sama

Daftar Pustaka

Anonim. Panduan Percobaan Pudak Scientific Kit Mekanika. Bandung : Pudak Scientific.

Giancolly C Douglas. 2004. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Halliday Resnick, 2004. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga.

Blocher, Richard. Petunjuk Praktikum Elastisitas.