elastisitas

Elastisitas
definisi
sifat benda yang dapat kembali ke bentuk semula
setelah gaya yang bekerja pada benda dihillangkan
regangan
Jenis perubahan
bentuk
mampatan
geseran
Jika gaya tarik F tidak melampaui batas elastisitas
pegas, maka pertambahan panjang pegas berbading
lurus (sebanding) dengan gaya tariknya
Hukum
hooke
ELASTISITAS
susunan
seri
susunan
pegas
susunan
paralel
energi
potensial
pegas
usaha yang dilakukan gaya tarik / gaya
tekan untuk mengubah panjang pegas
Standart Kompetensi
1.
Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik
Kompetensi Dasar
1.3
Menganalisis pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan
Indikator
1. Mendeskripsikan pengertian elastisitas
2. Mendeskripsikan sifat-sifat elastisitas bahan
3. Mendeskripsikan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang benda
4. Menghitung gaya dan pertambahan panjang pada benda elastisitas
5. Mendeskripsikan hukum hooke
6. Menentukan konstanta pegas pengganti pada rangkaian seri, paralel, dan campuran
7. Mendeskripsikan energi potensial pegas
8. Menentukan energi potensial pegas dalam permecahan masalah
26 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
ELASTISITAS
 Elastisitas
Elastisitas adalah sifat benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya
yang bekerja pada benda dihilangkan.
Benda plastis (tak elastis) adalah benda yang tidak kembali ke bentuk semula
setelah gaya yang bekerja pada benda dihilangkan.
Contoh Soal
1. Sifat kecendrungan benda untuk kembali ke bentuk semula karena adanya gaya
luar yang bekerja disebut?
a. Keras
c. Plastis
b. Kelihatan
d. Elastis
e. Regangan
2. Manakah dari benda-benda berikut yang tergolong elastis?
a. Tanah liat
c. Pegas
b. Batu
d. Pensil
e. Kayu
Kaji Soal
1. Sebuah pegas memiliki konstanta elastisitas x. Jika gaya yang diberikan pada
pegas melebihi batas elastisitasnya, maka......
a. Pegas menjadi tidak elastis
d. pegas bertambah elastisitasnya
b. Pegas tetap elastis
e. Pegas bertambah kencang
c. Pegas tidak berubah
2. Salah satu cara untuk mempertahankan elastisitas dari suatu bahan yaitu?
a. Memberikan gaya yang lebih besar dari batas ambang elastis
b. Memberikan gaya yang masih berada dalam daerah elastisitas
c. Mengubah bentuk benda
d. Menarik-narik benda tersebut
e. Memanaskan benda tersebut
 Jenis Perubahan Bentuk
 Regangan (Tegangan tarik) adalah perubahan bentuk yang terjadi jika dua
buah gaya yang sama besar dan berlawanan arahnya dikerjakan (diberikan)
27 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
pada masing-masing ujung benda dengan arah menjauhi benda. Dengan
demikian benda bertambah panjang.
 Mampatan (Tegangan mampat) adalah perubahan bentuk yang terjadi jika
dua buah gaya yang sama besar dan berlawanan arahnya dikerjakan
(diberikan) pada masing-masing ujung benda dengan arah menuju titik pusat
benda. Dengan demikian benda bertambah pendek.
 Geseran (Tegangan geser) adalah perubahan bentuk yang terjadi jika dua
buah gaya yang sama besar dan berlawanan arahnya dikerjakan (diberikan)
pada sisi-sisi bidang benda. Dengan demikian, benda mengalami pergeseran
bidang sisi.
Tegangan adalah gaya yang sama besar dan berlawanan arahnya dikerjakan pada
suatu benda. (gaya persatuan lus penampang benda).
Jika seutas kawat ditarik maka kawat itu akan menjadi tegang (terjadi tegangan).
𝑭
(𝝉) =
𝑨
Tegangan/Stess
Jika sebuah pegas panjang awal L0 ditarik hingga bertambah panjang menjadi L
maka: ∆𝑳 = L – L0
Regangan/Strain
∆𝑳
(𝒆) =
𝑳
𝟎
Modulus Elastis / Modulus Young (𝑬)
𝝉
=𝒆
Tetapan k ditentukan dengan cara:
𝝉
𝑭⁄
𝑭 . 𝑳𝟎
(𝑬) = = ∆𝑳 𝑨 =
𝒆
∆𝑳 .
⁄𝑳
𝟎
F=
𝑬. 𝑨
𝑳𝟎
𝑨
∆𝑳
F = 𝒌 . ∆𝑳
maka
Contoh Soal
1. Perbandingan antara tegangan terhadap regangan disebut?
a. Konstanta gaya
28 | F i s i k a
SMA
XI
c. Energi potensial
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
e. Gaya pemulih
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
b. Modulus hooke
d. modulus elastisitas
2. Tegangan tarik suatu benda yang diberikan gaya F = 100 N dan memiliki luas
10 m2 adalah?
a. 1 N/m2
c. 100 N/m2
b. 10 N/m2
d. 1000 N/m2
e. 10000 N/m2
3. Seutas kawat yang memiliki luas penampang 5 mm 2. Diberikan gaya F = 10 N.
Panjang kawat mula-mula 8 cm. Regangannya adalah?
a. 10-1
c. 10-3
b. 10-2
d. 10-4
e. 10-5
Kaji Soal
1. Senar yang terbuat dari plastik memiliki panjang 50 cm dan luas penampang 5
mm2 saat ditarik panjangnya menjadi 65 cm. Regangan yang dialami senar
adalah?
a. 0,2
c. 0,5
b. 0,3
d. 0,8
e. 1,2
 Hukum Hooke
Pegas yang diberi gaya akan mengalami perubahan panjang yang dirumuskan:
F = 𝒌 . ∆𝒙
Keterangan:
F = gaya tarik atau tekan pada pegas (N)
k = konstanta pegas (N/m)
∆𝑥 = x2 – x1 = pertambahan panjang pegas (m)
“Jika gaya tarik F tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan
panjang pegas berbading lurus (sebanding) dengan gaya tariknya”
Contoh Soal
1. Sebuah beban digantungkan pada pegas yang tetapannya 500 N/m. Berapa cm
pegas tersebut bertambah panjang jika massa beban 8 kg?
29 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
Kaji Soal
1. Sebuah pegas diberikan gaya sebesar 25 N, dan mengalami pertambahan
panjang sebesar 5 cm. Berapakah konstanta pegasnya? (dalam N/m) (UAN
2004)
a. 1000
c. 300
b. 500
d. 250
e. 200
2. Dari percobaan menentukan elastisitas karet dengan menggunakan karet ban
diperoleh data seperti tabelberikut. Dapat disimpulkan nilai konstanta terbesar
adalah percobaan ....
Gaya (N)
Pertambahan panjang (m)
A
7
3,5 x 10-2
B
8
2,5 x 10
C
6
2,0 x 10
D
9
4,5 x 10
E
10
3,3 x 10
3. Pegas yang panjang awalnya 30 cm akan menjadi 35 cm saat ditarik gaya 20 N.
Konstanta pegas tersebut adalah?
a. 1 N/m
c. 40 N/m
b. 10 N/m
d. 60 N/m
e. 400 N/m
4. Sebuah benda bermassa 5 kg, digantung pada sebuah ujung pegas, sehingga
pegas bertambah panjang 10 cm. Tetapan pegasnya adalah?
a. 2 N/m
c. 25 N/m
b. 20 N/m
d. 50 N/m
e. 500 N/m
5. Benda bermassa 2 kg digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah
panjang 2 cm. Tetapan pegas tersebut ….
a. 100 N/m
c. 1000 N/m
b. 200 N/m
d. 2000 N/m
e. 5000 N/m
6. Agung yang bermassa 50 kg menggantung pada sebuah pegas yang memiliki
konstanta pegas sebesar 2.000 N/m. Pegas tersebut akan bertambah panjang
sebesar ….
a. 2,0 cm
c. 4,0 cm
b. 2,5 cm
d. 6,5 cm
30 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
e. 5,0 cm
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
7. Percobaan menggunakan pegas yang digantung menghasilkan data sebagai
berikut: F = gaya beban pegas, Δx = pertambahan panjang pegas. Dapat
disimpulkan pegas memiliki tetapan sebesar.... (UN 2010)
a. 800 N/m
d. 0,8 N/m
b. 80 N/m
e. 0,08 N/m
c. 8 N/m
 Susunan Pegas
 Susunan Seri
𝟏
𝒌𝒔
𝟏
𝟏
𝟏
𝟏
𝟐
𝟑
=𝒌 +𝒌 +𝒌
ks = konstanta pegas pengganti seri
 Susunan Paralel
(paralel)
kp = k1 + k2 + k3
(seri)
kp = konstanta pegas pengganti paralel
Contoh Soal
1. Empat buah pegas disusun seperti pada gambar
disamping, konstanta masing-masing sebesar k1 100
N/m, k2 = 200 N/m, k3 = 300 N/m dan k3 = 400 N/m.
Tentukan konstanta pegas pengganti?
2. Tiga buah pegas identik tersusun seperti gambar berikut! Masing-masing
pegas dapat merenggang 2 cm jika diberi beban 600 gram, maka konstanta
pegas gabungan pada sistem pegas adalah ....
a. 45 N/m
c. 225 N/m
b. 200 N/m
d. 450 N/m
e. 900 N/m
Kaji Soal
1. Tiga buah pegas dirangkai seperti gambar di samping! Jika konstanta pegas k1
= k2 = 3 N/m dan k3 = 6 N/m, maka konstanta susunan pengganti pegas
besarnya ....
a. 1 N/m
d. 12 N/m
b. 3 N/m
e. 15 N/m
c. 7,5 N/m
31 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
2. Tiga buah pegas identik disusun seperti pada gambar di samping ini! Jika
beban 300 gram digantung pada pegas k1, pegas akan bertambah panjang 4
cm. Besarnya konstanta susunan pegas (g = 10 m.s−2 adalah… (UN 2009)
a. 225 N.m−1
d. 25 N.m−1
b. 75 N.m−1
e. 5 N.m−1
c. 50 N.m−1
3. Tiga buah pegas dirangkai seperti gambar berikut ini. Jika konstanta pegas k1
= k2 = 3 Nm−1 dan k3 = 6 Nm−1, maka konstanta susunan pegas besarnya
...(UN 2009)
a. 1 Nm−1
d. 12 N.m−1
b. 3 Nm−1
e. 15 N.m−1
c. 7,5 N.m−1
4. Tiga buah pegas A, B, dan C yang identik dirangkai seperti gambar disamping!
Jika ujung bebas pegas C digantungkan beban 1,2 N maka sistem mengalami
pertambahan panjang 0,6 cm, konstanta masing -masing pegas adalah....(UN
2010)
a. 200 Nm−1
d. 360 N.m−1
b. 240 N.m−1
e. 400 N.m−1
c. 300 Nm−1
5. Empat buah pegas identik masing-masing mempunyai konstanta elastisitas
1600 N.m−1, disusun seri-paralel (lihat gambar). Beban W yang digantung
menyebabkan sistem pegas mengalami pertambahan panjang secara
keseluruhan sebesar 5 cm. Berat beban W adalah... (UN 2011)
a. 60 N
b. 120 N
c. 300 N
d. 450 N
e. 600 N
 Energi Potensial Pegas
Energi potensial pegas adalah usaha yang dilakukan gaya tarik / gaya tekan untuk
mengubah panjang pegas.
Ep =
𝟏
𝟐
k x2
Keterangan:
Ep
= energi potensial pegas (Joule)
x
= pertambahan panjang pegas (m)
32 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari
Elastisitas
Contoh Soal
1. Sebuah pegas ditarik dengan gaya 40 N, pegas bertambah panjang sebesar 2
cm, maka energi potensial pegas adalah..... Joule
a. 0,1
c. 0,3
e. 0,5
b. 0,2
d. 0,4
2. Sebuah pegas dengan konstanta pegas sebesar 400 N/m disimpangkan sejauh
10 cm. Besarnya energi potensial yang dimiliki pegas adalah?
Kaji Soal
1. Perhatikan grafik di bawah!
Grafik di atas menunjukkan grafik hubungan F (gaya tarik pegas) terhadap x
(pertambahan panjang pegas). Bagian yang diarsir menyatakan besaran ....
a. Energi mekanik pegas
b. Energi kinetik pegas
c. Energi potensial pegas
d. Konstanta pegas
e. Gaya pegas
2.
Grafik di samping menunjukkan hubungan antara gaya F dan pertambahan
panjang (Δx) pada sebuah pegas. Energi potensial pegas pada saat mengalami
pertambahan panjang 14 cm adalah ....
a. 11,2 joule
b. 5,6 joule
c. 1,12 joule
d. 0,56 joule
e. E. 0,112 joule
3. Perhatikan hasil percobaan pada beberapa pegas berikut!
Pegas
I
II
III
IV
V
EP (Joule)
54
24
36
50
45
∆𝑥 (𝑐𝑚)
6
2
3
5
3
Berdasarkan data tersebut pegas yang memiliki konstanta pegas paling besar
adalah pegas nomor ....
a. I
c. III
e. V
b. II
d. IV
4. Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N.
Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah ....
33 | F i s i k a
SMA
XI
(1)/MA
Nurul
Huda/BY
Triyanti
Mandasari