Materi Elastisitas Tujuan Pembelajaran 3.6.1.1 Jika disajikan beberapa benda, maka peserta didik dapat menentukan benda-benda yang termasuk benda elastis 3.6.1.2 Jika disajikan suatu permasalahan tentang pemanfaatan pegas pada benda, maka peserta didik dapat menganalisis sifat elastis benda Butir Soal 1. Perhatikan benda-benda di bawah ini! (i) Karet (ii) Baja (iii) Pegas (iv) Bangku (v) Plastisin Di antara benda-benda di atas, yang tergolong benda elastis adalah ... a. (i), (ii), (iii), dan (iv) b. (i), (ii), (iii), dan (v) c. (i) dan (iii) d. (i), (iii), dan (iv) e. (i), (iii), dan (v) Jawaban dan Pembahasan Jawaban : A Pembahasan : Semakin kaku benda, maka semakin besar elastisitasnya 2. Dalam kedidupan sehari-hari, pegas dimanfaatkan Jawaban : B pada spring bed dan shock breaker sepeda motor. Semakin kaku benda, maka Pernyataan berikut yang tepat berkaitan pada spring semakin besar elastisitasnya bed dan shock breaker adalah .... a. pegas pada spring bed lebih elastis daripada shock breaker sepeda motor, karena lebih mudah untuk ditekan ataupun diregangkan b. pegas pada shock breaker sepeda motor lebih elastis daripada spring bed karena lebih sulit untuk ditekan ataupun diregangkan c. konstanta pegas pada spring bed dan shock breaker sepeda motor adalah sama, jika gaya yang bekerja pada keduanya sama d. konstanta pegas pada spring bed dan shock breaker sepeda motor adalah sama, jika keduanya terbuat dari bahan yang sama Ranah Kognitif C3 C4 e. ukuran elastisitas benda tidak dapat ditentukan jika gaya yang bekerja pada benda tersebut tidak dapat diketahui 3.6.1.3 Jika diberikan permasalahan tentang benda yang diberi gaya, peserta didik dapat menentukan jenis benda tersebut 3.6.2.1 Jika disajikan grafik hubungan antara F dan Δx, maka peserta didik dapat menganalisis hubungan antara F dan Δx 3. Meja dipukul dengan keras sehingga meja tersebut bergetar dan bersuara, namun meja tidak mengalami perubahan bentuk ataupun ukuran. Dari kondisi tersebut, maka meja dikatakan benda .... a. elastis sempurna b. elastis sebagian c. tidak elastis sama sekali (plastis) d. tidak dapat ditentukan pada kondisi tersebut e. tidak termasuk benda plastis maupun elastis 1. Perhatikan grafik hubungan F dan Δx di bawah ini! Δx (m) B A F (N) F1 F2 F3 F4 F5 Berdasarkan grafik tersebut, pernyataan berikut ini yang benar adalah .... a. hubungan F dan Δx adalah berbanding lurus kemudian tidak berbanding lurus dan berlaku Hukum Hooke pada A dan B b. hubungan F dan Δx adalah berbanding lurus kemudian tidak berbanding lurus dan berlaku Jawaban : C Pembahasan : Elastisitas benda tidak dapat ditentukan karena gaya yang diberikan terlalu kecil C3 Jawaban : B Pembahasan : Pada A berlaku Hukum Hooke karena keadaan benda dapat kembali ke keadaan awal sebelum diberi gaya. Pada B benda masih dapat kembali, tetapi tidak ke keadaan awal karena sifat elastisitas benda sudah berkurang C4 Hukum Hooke pada A saja c. hubungan F dan Δx adalah berbanding lurus kemudian tidak dan berlaku Hukum Hooke pada B saja d. F5 adalah gaya maksimum yang dapat diberikan sehingga Hukum Hooke masih berlaku e. hubungan F dan Δx tidak dapat ditentukan 3.6.2.2 Jika disajikan grafik hubungan antara F dan Δx dari percobaan karet gelang, maka peserta didik dapat menganalisis gaya maksimum yang dapat diberikan sehingga pada karet gelang masih bersifat elastis 2. Perhatikan tabel hubungan antara gaya dan perubahan panjang karet di bawah ini! F (N) Δx (cm) 3 2 6 4 9 6 12 9 15 11 18 12 19 patah Dari data pada tabel, gaya maksimum yang dapat diberikan pada karet sehingga karet masih bersifat elastis adalah .... a. 9 N b. 12 N c. 15 N d. 18 N e. 19 N Jawaban : D Pembahasan : Pada gaya 18 N, karet masih bersifat elastis meskipun tidak dapat kembali ke keadaan awal sebelum diberi gaya C4 3.6.2.3 Jika disajikan grafik hubungan antara F dan Δx dari percobaan karet gelang, maka peserta didik dapat mengevaluasi gaya maksimum yang dapat diberikan sehingga karet gelang masih bersifat elastis 3. Perhatikan grafik hasil percobaan karet gelang berikut ini! Δx (cm) 3.6.2.4 Jika lima besaran dalam elastisitas, maka peserta didik dapat menganalisis bahwa konstanta elastisitas suatu bahan panjang awal bahan, luas penampang bahan, dan modulus 4. Diketahui beberapa besaran sebagai berikut : (i) gaya (F) (ii) perubahan panjang (Δx) (iii) panjang awal (xo) (iv) luas penampang (A) (v) modulus elastisitas (E) Dari kelima besaran di atas, besarnya nilai konstanta elastisitas bahan adalah .... a. sebanding dengan F b. sebanding terbalik dengan Δx c. sebanding dengan xo Jawaban : B Pembahasan : Pada gaya 10 N, karet masih bersifat elastis meskipun tidak dapat kembali ke keadaan awal sebelum diberi gaya C5 Jawaban : D Pembahasan : Dari hubungan antara modulus Young, stress, strain, dan Hukum Hooke didapatkan persamaan F k.L A.E F .L Lo C4 F (N) 2 4 6 8 10 12 14 Dari grafik tersebut, gaya maksimum yang dapat diberikan pada karet gelang sehingga karet gelang masih dalam keadaan elastis adalah .... a. 14 N b. 10 N c. 8 N d. 6 N e. 4 N elastisitas bahan 3.6.2.5 Jika disajikan beberapa benda, maka peserta didik dapat menganalisis benda yang paling elastis 3.6.3.1 Jika disajikan suatu pegas yang digantungi beban, maka peserta didik dapat menentukan pertambahan panjang pegas d. sebanding dengan A e. berbanding terbalik dengan E 5. Perhatikan tabel hasil percobaan benda elastis dan plastis di bawah ini! Benda Keadaan Karet Mudah berubah dan dapat kembali Plastisin Mudah berubah dan tidak dapat kembali Mistar mika Mudah berubah dan dapat kembali Batang kayu kering Agak sulit berubah dan dapat kembali Bola bekel Sulit berubah dan dapat kembali Dari data hasil percobaan tersebut, benda yang memiliki elastisitas paling besar adalah .... a. karet b. plastisin c. mistar mika d. batang kayu kering e. bola bekel 1. Terdapat tiga pegas dengan konstanta yang berbeda (kA < kB < kC). Jika ketiga pegas ditarik dengan gaya F yang sama besar, maka pegas yang paling besar mengalami perubahan panjang adalah .... a. pegas A, karena elastisitasnya paling besar d. pegas A, karena elastisitasnya paling kecil c. pegas C, karena elastisitasnya paling besar d. pegas C, karena elastisitasnya paling kecil e. pegas B, karena elastisitasnya sedang k A.E Lo C4 Jawaban : D Pembahasan : Semakin besar konstanta pegas (k), maka pegas semakin sulit untuk ditarik dan pegas semakin elastis C3 3.6.3.2 Jika disajikan dua pegas dengan konstanta yang berbeda dan mengalami perubahan panjang sama, maka peserta didik dapat menganalisis perbandingan gaya yang diberikan pada kedua pegas tersebut 2. Pegas A memiliki konstanta empat kali lebih kecil daripada konstanta pegas B. Jike kedua pegas tersebut diberi gaya dan mengalami perubahan panjang yang sama, maka perbandingan gaya yang diberikan pada pegas A dan pegas B adalah .... a. 4 : 1 b. 1 : 4 c. 1 : ¼ d. 1 : 2 c. 2 : 1 3.6.3.3 Jika disajikan tabel hasil percobaan Hukum Hooke, maka peserta didik dapat menentukan nilai konstanta pegas 3. Berikut ini tabel hasil percobaan yang menunjukkan hubungan gaya dan pertambahan panjang Gaya (N) Δx (mm) 2 0,2 4 0,4 6 0,6 Besar konstanta pada pegas yang digunakan ketika percobaan tersebut adalah .... a. 0,0001 N/m b. 0,1 N/m c. 10 N/m d. 100 N/m e. 10.000 N/m 1. Perhatikan tabel hubungan antara gaya dan perubahan panjang pegas di bawah ini! F (N) Δx (cm) 3.6.4.1 Jika disajikan suatu tabel hubungan Jawaban : B Pembahasan : FA k A .x A FB k B .x B FA k FB 4.k FA 1 FB 4 C4 Jawaban : E Pembahasan : 2 k1 . 2.10 4 k1 10 4 N m 4 k 2 . 4.10 4 k 2 10 4 N m 6 k 3 .6.10 4 k 3 10 4 N m C3 k 10 4 N m Jawaban : C Pembahasan : Karena pada gaya 9 N, pegas C4 antara F dengan Δx, maka peserta didik dapat menganalisis gaya maksimum saat keadaan Hukum Hooke masih berlaku 3.6.5.1 Jika disajikan grafik hubungan antara F dengan Δx, maka peserta didik dapat mengevaluasi gaya maksimum saat keadaan Hukum Hooke masih berlaku 3 2 6 4 9 6 12 9 15 13 Berdasarkan tabel di atas, gaya maksimum yang dapat diberikan pada pegas sehingga Hukum Hooke adalah .... a. 15 N b. 12 N c. 9 N d. 6 N e. 3 N 1. Perhatikan grafik hubungan gaya dan perubahan panjang pegas di bawah ini! Δx (m) F (N) 2 4 6 8 10 Berdasarkan grafik di atas, gaya maksimum yang dapat diberikan sehingga benda masih dapat kembali ke keadaan semula adalah .... a. 2 N b. 4 N masih mengalami pertambahan dengan selisih yang konstan, sehingga pegas masih dapat kembali ke keadaan awal sebelum diberi gaya Jawaban : C Pembahasan : Karena pada gaya 6 N, pegas masih mengalami pertambahan dengan selisih yang konstan, sehingga pegas masih dapat kembali ke keadaan awal sebelum diberi gaya C5 3.6.6.1 Jika disajikan tiga pegas yang digantungi beban, maka peserta didik dapat menganalisis usaha yang bekerja pada pegas 3.6.6.2 Jika disajikan permasalahan percobaan Hukum Hooke, peserta didik dapat menganalisis arah dan besar gaya pegas yang menahan beban dalam posisi seimbang c. 6 N d. 8 N e. 10 N 1. Tiga pegas A, B, dan C dengan konstanta pegas k1, k2, dan k3 (k1 > k2 > k3). Pegas yang membutuhkan usaha lebih paling besar agar pertambahan panjang ketiga pegas sama besar adalah .... a. pegas A b. pegas B c. pegas C d. ketiganya, jika ketiga pegas mendapat gaya yang sama besar e. tidak dapat ditentukan 2. Saat pegas digantungi beban, pegas mengalami pertambahan panjang. Setelah beban dihilangkan, pegas akan kembali ke posisi awal. Gambarkan dan jelaskan komponen gaya apa saja yang ada saat pegas digantungi beban! Setelah itu, jelaskan apa yang menyebabkan pegas dapat kembali ke posisi awal ketika beban dihilangkan! Jawaban : C Pembahasan : Semakin besar konstanta pegas (k), semakin kaku pegas, maka semakin besar usaha yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas tersebut C4 Pembahasan : C4 F 3.6.7.1 Jika disajikan permasalahan tentang elastisitas bahan, peserta didik dapat menganalisis besaran apa yang mempengaruhi keelastisitasan tersebut 1. Pada elastisitas terdapat beberapa besaran, yaitu : (i) gaya (F) (ii) pertambahan panjang (Δx) (iii) panjang awal (xo) (iv) luas penampang bahan (A) (v) modulus elastisitas bahan (E) Dari kelima besaran tersebut, besaran yang mempengaruhi besarnya konstanta elastisitas bahan adalah .... a. (i) dan (ii) b. (i), (ii), dan (v) c. (i) dan (iii) d. (iii), (iv), dan (v) e. (ii), (iv), dan (v) Saat pegas digantungi beban, maka terdapat gaya berat beban yang mempengaruhi pertambahan panjang pegas. Pada saat posisi seimbang, berlaku Hukum Newton I, yaitu F = 0, maka harus ada gaya lain yang mengimbangi gaya berat yang diberikan oleh beban. Gaya ini disebut gaya pegas. Saat beban dihilangkan, maka gaya berat beban juga akan hilang, tetapi pada pegas masih terdapat gaya pegas yang arahnya ke atas (pada gambar). Gaya inilah yang menyebabkan pegas dapat kembali ke posisi awal Jawaban : D Pembahasan : Dari hubungan antara modulus Young, stress, strain, dan Hukum Hooke didapatkan persamaan F k.x A.E F .x xo A.E k xo C4 3.6.8.1 Jika disajikan permasalahan tentang elastisitas fluida, maka peserta didik dapat mengingat besaran apa yang mempengaruhi keelastisitasan tersebut 3.6.9.1 Jika disajikan suatu benda yang ditekan dengan gaya, maka peserta didik dapat menentukan stress yang dialami benda tersebut 3.6.10.1 Jika disajikan suatu pegas yang bertambah panjang, maka peserta didik dapat menentukan strain dari pegas tersebut 1. Berikut ini yang mempengaruhi elastisitas suatu fluida adalah .... a. gaya yang diberikan b. perubahan volume c. modulus Young d. perubahan luasan e. modulus Bulk Jawaban : E Pembahasan : Modulus Bulk adalah besaran yang mempengaruhi elastisitas suatu fluida C1 1. Terdapat dua batang besi dengan perbandingan luas penampangnya adalah A1 : A2 1 : 4 . Agar kedua batang besi tersebut mengalami stress yang sama besar, maka gaya yang diberikan pada kedua batang besi harus memiliki perbandingan .... a. F1 : F2 1 : 4 b. F1 : F2 4 : 14 c. F1 : F2 1 : 14 d. F1 : F2 2 : 14 Jawaban : A Pembahasan : 1 F1 . A2 2 F2 . A1 F1 A1 1 F2 A2 4 C3 Jawaban : C Pembahasan : L , saat strain sama, maka e Lo ΔL sama F k.L , agar ΔL sama, maka F1 F2 C3 e, F1 : F2 4 : 1 1. Terdapat dua pegas dengan konstanta yang berbeda (k1 > k2) dan panjang sama. Jika kedua pegas tersebut memiliki nilai strain yang sama, maka gaya yang diberikan pada kedua pegas tersebut adalah .... a. F1 = F2 b. F1 < F2 c. F1 > F2 d. F1 dan F2 tidak dapat ditentukan e. F1 dan F2 tidak memperngaruhi strain 3.6.11.1 Jika disajikan suatu susunan pegas seri dengan setiap pegas memiliki konstanta berbeda, maka peserta didik dapat menganalisis konstanta dari susunan pegas tersebut 1. Perhatikan gambar di bawah ini! 3.6.11.2 Jika disajikan suatu susunan pegas paralel dengan setiap pegas memiliki konstanta 2. Perhatikan gambar berikut ini! k k B k A Jawaban : D Pembahasan : Saat pegas disusun seri, nilai konstanta totalnya akan lebih kecil daripada konstanta pegaspegas penyusunnya. Untuk meregangkannya memerlukan gaya yang lebih kecil, karena susunan pegas menjadi kurang elastis C4 Jawaban : A Pembahasan : Saat pegas disusun paralel, nilai konstanta totalnya akan lebih besar daripada konstanta pegaspegas penyusunnya. Untuk C4 Jika ketiga pegas memiliki konstanta yang sama, maka gaya yang diperlukan untuk menarik pegas sehingga mengalami perubahan panjang total yang sama adalah .... a. gaya pada A lebih besar daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi lebih elastis b. gaya pada A lebih besar daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi kurang elastis c. gaya ada A lebih kecil daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi lebih elastis d. gaya pada A lebih kecil daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi kurang elastis e. gaya pada A sama dengan gaya pada B, karena pada A dan B sistem memiliki elastisitas yang sama k k A k B sama, maka peserta didik dapat menganalisis konstanta dari susunan pegas tersebut 3.6.11.3 Jika disajikan suatu susunan pegas seri dengan setiap pegas memiliki konstanta sama, maka peserta didik dapat menentukan pertambahan panjang pegas apabila dikenai suatu gaya Jika ketiga pegas memiliki konstanta yang sama, maka gaya yang diperlukan untuk menarik pegas sehingga mengalami perubahan panjang total yang sama adalah .... a. gaya pada A lebih besar daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi lebih elastis b. gaya pada A lebih besar daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi kurang elastis c. gaya ada A lebih kecil daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi lebih elastis d. gaya pada A lebih kecil daripada gaya pada B, karena pada A sistem menjadi kurang elastis e. gaya pada A sama dengan gaya pada B, karena pada A dan B sistem memiliki elastisitas yang sama 3. Sistem terdiri dari pegas A dan pegas B yang disusun secara seri. Konstanta pegas B sama dengan konstanta pegas A (kA = kB). Jika pada ujung pegas B diberikan beban, maka pernyataan berikut ini yang benar adalah .... a. pegas A akan mengalami pertambahan lebih panjang daripada pegas B b. pegas A akan mengalami pertambahan lebih pendek daripada pegs B c. kedua pegas akan mengalami pertambahan panjang yang sama panjang d. pertambahan panjang kedua pegas tidak dapat ditentukan pada kondisi tersebut e. pertambahan panjang kedua pegas tidak dipengaruhi oleh massa beban meregangkannya memerlukan gaya yang lebih besar, karena susunan pegas menjadi lebih elastis Jawaban : C Pembahasan : Jika dua pegas dengan konstanta dan panjang yang sama disusun secara paralel, lalu diujung kedua pegas diberikan gaya tepat di antara kedua pegas (di tengah), maka kedua pegas akan mengalami perubahan panjang yang sama besar C3 3.6.11.4 Jika disajikan suatu susunan pegas paralel dengan setiap pegas memiliki konstanta sama, maka peserta didik dapat menentukan pertambahan panjang pegas apabila dikenai suatu gaya 4. Salah satu aplikasi pegas adalah pada spring bed. Pegas pada spring bed tersusun dari pegas-pegas memiliki konstanta yang sama dan disusun secara paralel. Jika kita duduk di bagian tepi spring bed, maka pernyataan berikut ini yang benar adalah .... a. seluruh pegas spring bed akan mengalami perubahan panjang yang sama b. gaya berat badan kita yang diterima pegas spring bed sama besar c. gaya berat badan kita yang diterima pegas spring bed berbeda-beda d. perubahan panjang pegas spring bed bergantung pada posisi duduk kita pada spring bed e. perubahan panjang pegas spring bed hanya bergantung pada berat badan kita Jawaban : C Pembahasan : Pegas spring bed tidak mengalami perubahan panjang yang sama, karena gaya yang diterima masing-masing pegas berbeda-beda, meskipun pegaspegas tersebut tersusun secara paralel C3 3.6.11.5 Jika disajikan suatu susunan pegas paralel dengan setiap pegas memiliki konstanta berbeda dan diberikan gaya, maka peserta didik dapat menganalisis akibat yang terjadi pada pertambahan panjang pegas 5. Pegas A memiliki konstanta pegas yang lebih besar daripada pegas B. Dua pegas tersebut digantung secara paralel pada statif seperti pada gambar. Jawaban : C Pembahasan : Agar susunan pegas paralel memiliki pertambahan panjang yang yang sama, terdapat dua syarat yang harus dipenuhi, yaitu konstanta pegas penyusunnya harus sama dan gaya diberikan tepat di antara kedua pegas (di tengah). Jika kedua syarat tidak terpenuhi, maka pegas-pegas tersebut akan memiliki perbedaan pertambahan panjang yang bergantung pada konstantanya (k) dan besar gaya yang diterima C4 A B beban 3.6.12.1 Jika disajikan suatu permasalahan tentang penyusunan pegas, peserta didik dapat merancang susunan pegas yang efektif untuk digunakan dalam permasalahan tersebut Jika beban diletakkan tepat diantara pegas A dan pegas B (di tengah), maka .... a. pertambahan panjang pegas A sama dengan pertambahan panjang pegas B b. pertambahan panjang pegas A lebih besar dari pertambahan panjang pegas B c. pertambahan panjang pegas A lebih kecil dari pertambahan panjang pegas B d. hanya pegas A yang bertambah panjang e. hanya pegas B yang bertambah panjang 1. Seperti yang diketahui, terdapat dua jenis shock breaker pada sepeda motor, yaitu sepeda motor yang menggunakan mono shock dan dual shock pada bagian belakang. Pernyataan berikut ini yang benar adalah .... a. penggunaan mono shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang sedang b. penggunaan mono shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang kecil c. penggunaan mono shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang besar d. penggunaan dual shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang besar c. penggunaan dual shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang kecil Jawaban : C Pembahasan : Penggunaan mono shock lebih menguntungkan apabila pegas terbuat dari bahan dengan konstanta yang besar. Jika pengguna menggunakan pegas dengan bahan yang memiliki konstanta sedang, maka pegas tersebut harus disusun secara paralel (dual shock) agar nilai konstantanya bertambah besar C5
