Pada kendaraan bermotor, baik mobil ataupun sepeda motor, dipasang sistem alat yang berfungsi untuk meredam kejutan. Sistem alat ini dinamakan shockabsorber, yang kebanyakan orang menyebutnya shockbreaker. Salah satu komponen shocksabsorber adalah pegas (pir spiral). Coba Anda bayangkan apabila kendaraan Anda tidak menggunakan shockabsorber. Pasti Anda akan cepat leiah dan tidak menyenangkan ketika berkendara. Pada saat berkendaraan meiewati jalan berlubang, berat kendaraan dan pengendara akan menekan pegas sehingga termampatkan. Pegas akan kembali ke bentuk semula pada jalan rata. Dengan demikian, pengendara hanya merasakan sedikit kejutan. Mengapa pegas tersebut dapat kembali ke bentuk semula? Apa manfaat pegas pada produk teknologi lainnya? Simak dan pelajari artikel ini dengan saksama.
Terdapat macam macam bentuk elastisitas, yaitu elastisitas zat padat, elastisitas pada pegas, dan energy potensial pegas. Dibawah ini adalah penjelasan dari masing masing bentuk dari elastisitas dan Contoh soal beserta cara penyelesaiannya.
Elastisitas Zat Padat
Elastisitas adalah sifat suatu benda untuk kembali ke bentuk awal segera setelah gaya yang mengenai benda tersebut dihilangkan. Benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda elastis. Ketika Anda menarik pegas hingga bertambah panjang, pegas akan segera kembali ke ukuran semula setelah gaya tarik tersebut dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda plastis. Contoh benda plastis antara lain plastisin, lumpur, dan tanah liat. Besaran-besaran yang berhubungan dengan sifat elastisitas benda antara lain sebagai berikut.
a. Tegangan (δ)
Tegangan adalah besamya gaya yang bekerja pada suatu benda pada luas penampang tertentu. Secara matematis, tegangan dirumuskan sebagai berikut.
b. Regangan (e)
Regangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan. Regangan dihitung dengan cara membanding- kan pertambahan panjang suatu benda terhadap panjang awalnya. Secara matematis, regangan dirumuskan sebagai berikut.
Elastisitas pada Pegas
Pegas merupakan benda elastis karena dapat kembali ke bentuk semula ketika gaya pada pegas dihilangkan. Gaya yang dapat menggerakkan benda kembali ke bentuk semula disebut gaya pemulih.
a. Hukum Hooke
Pada tahun 1678, Robert Hooke menyatakan apabila pegas ditarik dengan suatu gaya tanpa melampaui batas elastisitasnya, pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang sebanding dengan simpangan benda dari titik seimbangnya tetapi arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Pernyataan ini dikenal dengan hukum Hooke. Secara matematis, hukum Hooke dinyatakan sebagai berikut.
Tanda negatif pada hukum Hooke bermakna bahwa gaya pemulih pada pegas selalu berlawanan dengan arah simpangan pegas. Tetapan pegas (k) menyatakan ukuran kekakuan pegas.
Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas merupakan kemampuan pegas untuk kembali ke bentuksemula. Berdasarkan hukum Hooke, besarnya gaya pemulih sebanding dengan simpangan benda. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan grafik seperti di samping.
Grafik F-∆x tersebut menunjukkan bahwa daerah yang diarsir merupakan usaha yang dilakukan untuk menarik pegas atau besarnya energi potensial pegas untuk kembali ke bentuk semula. Besarnya energi potensial pegas dihitung dengan langkah sebagai berikut.
Contoh Soal !
1. Seutas kawat logam berdiameter 1,4 mm dan panjang 60 cm digantungi beban bermassa 100 gram. Kawat tersebut bertambah panjang 0,3 mm. Apabiia percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2, hitunglah:
a. tegangan,
b. regangan, dan
c. modulus Young bahan.
Penyelesaian:
Diketahui
d = 1,4 mm
r = 0,7 mm = 7 x 10-4m
m = 100 g = 0,1 kg
g = 9,8 m/s2
ℓ0 = 60 cm = 0,6 m
∆ℓ = 0,3 mm = 3 x 10-4 mm
Ditanyakan :
a. δ
b. e
c. Y
Jawab:
2. Sebuah pegas memiliki panjang 50 cm saat digantung vertikal. Pada saat diberi beban seberat 30 N, pegas bertambah panjang menjadi 55 cm. Berapakah konstanta pegas dan panjang pegas ketika ditarik gaya sebesar 45 N?
Penyelesaian:
Diketahui:
X0 = 50 cm = 0,5 m
X1 = 55 cm = 0,55 m
F1 = 30 N
F2 = 45 N
Ditanyakan :
a. K
b. X2
Jawab:
3. Seutas kawat sepanjang 1 meter ditarik dengan gaya 4 N. Luas penampang kawat tersebut 2 mm2 dan modulus elastisitasnya 101° N/m2. Hitung pertambahan panjang kawat akibat gaya yang diberikan!
Penyelesaian:
Diketahui:
Y = 1010 N/m2
A = 2 mm2 = 2×10-6 m2
ℓ = 1 m
F = 4 N
Ditanyakan = ∆ℓ
Jawab:
4. Kawat A dan B terbuat dari bahan yang sama. Kawat A memiliki diameter tiga kali diameter kawat B dan memiliki panjang dua kali panjang B. Berapakah perbandingan antara tetapan gaya kawat A dan B?
Penyelesaian:
Diketahui :
Kawat terbuat dari bahan yang sama sehingga YA = YB = Y
DA = 3 DB
ℓA = 2 ℓB
Ditanyakan : KA : KB
Jawab:
Demikian penjelasan yang bisa kami sampaikan tentang Elastisitas Fisika – Pengertian, Rumus, Hukum Hooke, Dan Contoh Soal. Semoga postingan ini bermanfaat bagi pembaca dan bisa dijadikan sumber literatur untuk mengerjakan tugas. Sampai jumpa pada postingan selanjutnya.
0 komentar:
Posting Komentar