NAMA : IRSYADIANTI MP NIM : 4201418003 KELAS : 6B PENDIDIKAN FISIKA DOSEN PEMBIMBING : Dra. Dwi Yulianti, M.Si Tugas : Bahan Ajar Hukum Hooke dan Elastisitas DISUSUN OLEH : IRSYADIANTI MP NIM : 4201418003 3.2 4.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 4.2.1 Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari-hari Melakukan percobaan tentang sifat elastisitas suatu bahan berikut presentasi hasil dan makna fisisnya Menganalisis gaya pegas yang dapat menimbulkan elastisitas, Menghitung besar tegangan, regangan, dan modulus elastisitas suatu benda Menganalisis hukum hooke pada susunan pegas dalam kehidupan sehari-hari Menerapkan hukum Hooke pada elastisitas bahan seperti pegas Merancang suatu percobaan dalam gaya yang diberikan pada pegas menggunakan hukum Hooke 4.2.2 Membuat laporan hasil percobaan dan mempresentasikannya Saat sedang berkendara, kamu pasti pernah melewati polisi tidur di jalan. Saat melewati polisi tidur, kendaraanmu akan sedikit berguncang karena pengaruh dari tinggi polisi tidur tersebut. Setiap kendaraan memiliki alat yang berfungsi untuk mengatasi setiap guncangan yang terjadi di sepanjang perjalanan yang disebut peredam kejut atau shock absorber. Peredam kejut akan menyerap setiap guncangan dan mengubahnya menjadi gerakan yang elastis. Peredam kejut sangat penting untuk keselamatan, tanpa adanya alat ini, kendaraan bisa saja akan terpental saat melewati polisi tidur atau jalan yang tidak rata permukaannya. Kalau kamu lihat gambar di atas, bentuk peredam kejut terlihat seperti pegas. Hal ini yang menyebabkan sifatnya menjadi elastis. “Namun, apa yang dimaksud dengan elastisitas?” Sebelumnya, mari kita lakukan eksperimen sederhana. Coba kamu cari dua macam benda berbeda, yaitu pegas dan lilin mainan (plastisin). Kemudian, kamu tarik kedua benda tersebut secara bergantian dan lihat apa yang terjadi? Mengapa bisa seperti itu? Pegas akan kembali ke bentuk semula setelah ditarik, sedangkan lilin mainan akan berubah ke bentuk yang baru, yaitu menjadi lebih panjang. Pada dasarnya, semua benda yang ada di bumi dapat mengalami perubahan bentuk (deformasi) apabila diberikan sejumlah gaya. seperti percobaan di atas tadi. Yap! Benda tersebut dapat kembali ke bentuk semula saat gaya yang diberikan dihilangkan atau benda tersebut berubah menjadi bentuk yang baru. Jika gaya yang diberikan pada benda terlalu besar dan benda sudah melewati titik maksimalnya untuk meregang, maka bisa jadi benda tersebut akan hancur. Jadi, kemampuan yang dimiliki benda untuk kembali ke kondisi awalnya saat gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan disebut elastisitas atau benda tersebut memiliki sifat yang elastis. Contohnya seperti pegas, karet gelang, per, dsb. Sementara itu, jika benda tidak memiliki kemampuan untuk kembali lagi ke kondisi awalnya saat gaya yang diberikan dihilangkan, maka benda tersebut memiliki sifat plastis. Contohnya adalah plastisin, plastik, permen karet, tanah liat, dsb. Tabel 1. Perbandingan sifat elastis dan plastis pada zat padat Setiap benda yang memiliki sifat elastis pasti juga akan memiliki sifat plastis, misalnya saja, pegas yang kamu gunakan pada eksperimen pertama tadi kamu rentangkan secara terusmenerus dengan gaya yang semakin kuat. Apa yang akan terjadi? Mula-mula, mungkin pegas akan tetap kembali ke bentuk semula bila gaya yang kamu berikan tidak terlalu besar. Tapi, apabila pegas kamu rentangkan dengan gaya yang lebih besar lagi, ada saatnya pegas menjadi kendur dan sampai di titik tertentu, pegas tidak dapat kembali ke bentuk semula (plastis). Kondisi ini menandakan kalau elastisitas pegas sudah terlampaui. Jika gaya terus diperbesar sampai melewati kemampaunnya untuk meregang, maka pegas akan patah. Hubungan antara gaya yang diberikan pada pegas dengan pertambahan panjang pegas dapat dibuat kedalam bentuk grafik seperti gambar berikut ini. Grafik 1. Hubungan gaya dan petambahan pegas Dari grafik ditas dapat dilihat bahwa. garis lurus OA menunjukkan bahwa gaya F akan sebanding dengan pertambahan panjang pegas (ΔL). Ketika gaya F diperbesar lagi sampai melampaui titik A, ternyata garis pada grafik sudah tidak lurus lagi. Hal ini menandakan, batas linearitas pegas sudah terlampaui, namun pegas masih bisa kembali ke bentuk semula. Oleh karena itu, daerah yang dibatasi oleh titik O sampai B disebut daerah elastis. Apabila gaya F semakin diperbesar hingga melewati titik B, batas elastisitas sudah terlampaui. Akibatnya, setelah gaya F dihilangkan, pegas tidak bisa kembali ke bentuk semula (pegas akan bersifat plastis). Jika gaya F terus diperbesar sampai titik C, pegas akan patah. Itulah mengapa tidak menutup kemungkinan benda yang bersifat elastis dapat menjadi plastis atau bahkan hancur REGANGAN Didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awalnya (L). Pertambahan panjang ini tidak hanya terjadi pada ujungnya saja, tetapi pada setiap bagian batang yang terentang dengan perbandingan yang sama. Karena merupakan hasil bagi dari dua besaran yang berdimensi sama, maka regangan tidak memiliki satuan. TEGANGAN Tegangan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tarik (F) yang dikerjakan pada benda dengan luas penampangnya (A). 𝑁 Dalam SI tegangan memiliki satuan 𝑚2 atau Paskal. Besarnya gaya untuk menghasilkan tegangan dan regangan tiaptiap benda pada umumnya berbeda, tergantung pada jenis dan sifat benda. MODULUS ELASTISITAS Modulus Elastisitas didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan, dengan regangan suatu bahan selama gaya yang bekerja tidak melampaui batas elastisitasnya. Dalam SI satuan modulus elastisitas sama dengan satuan tegangan. Semakin besar nilai E, berarti semakin sulit untuk merentangkan benda, artinya dibutuhkan gaya yang lebih besar. Berikut ini beberapa Nilai modulus Young untuk beberapa benda: Tabel 1 : Modulus Young Beberapa Benda. Contoh Soal Andi memiliki sebatang logam besi dengan panjang 1 m dan luas permukaan 1 cm2. Kemudian, Andi menarik logam besi tersebut menggunakan mesin dengan gaya sebesar 5.000 N. Jika panjang akhir logam besi tersebut adalah 1,1 m, berapakah modulus elastisitas logam besi tersebut? Pembahasan: Diketahui: Pertama-tama, kita perlu mencari besar tegangannya terlebih dahulu: Setelah mencari besar tegangan, kita lanjut mencari besar regangannya: Modulus elastisitasnya dapat diperoleh sebagai berikut: Jadi, besar modulus elastisitas pada logam besi adalah sebesar 5 x 108 N/m2. Hubungan antara besar gaya dengan pertambahan panjang pegas pertama kali diamati oleh Robert Hooke, seorang ahli kimia dan matematika berkebangsaan Inggris. Hooke membuat hukum, yaitu Hukum Hooke yang menjelaskan tentang besar gaya maksimum yang dapat diberikan pada benda elastis agar tidak melewati batas elastisitasnya dan menghilangkan sifat elastis benda tersebut. Besarnya gaya (F) akan berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas dari keadaan awalnya (ΔL). Artinya, semakin besar renggangan pegas, semakin besar pula gayanya. Hukum Hooke menyatakan: Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya, hal ini merupakan bunyi hukum Hooke. Pada waktu benda elastis (misalkan pegas) ditarik dengan gaya F, maka sebenarnya pegas juga mengadakan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang menariknya, tetapi arahnya berlawanan arah. Gaya ini disebut dengan gaya pegas. Sesuai dengan hukum Hooke, gaya pegas sebanding dengan pertambahan panjangnya, maka: K disebut dengan konstanta (tetapan) pegas dengan satuan N/m dan nilainya berbeda-beda tergantung kepada jenis pegasnya. Susunan pegas pada Hukum Hooke dapat disusun dengan: a. Susunan Seri Pertambahan panjang pegas pengganti merupakan penjumlahan dari pertambahan panjang masing-masing pegas. Konstanta gaya pegas pengganti seri sama dengan jumlah total dari kebalikan tiaptiap tetapan gaya. b. Susunan Pararel Pertambahan panjang pegas pengganti sama dengan pertambahan panjang pegas masing-masing Konstanta gaya pegas pengganti sama dengan jumlah total tiap-tiap tetapan gaya SOAL – SOAL 1. Sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 40 N/m ditekan sehingga pegas yang panjang 5 cm menjadi 2 cm. Berapa besar gaya pegas? 2. Seutas kawat memiliki panjang 1 meter dan luas penampang 1 mm2 . Kawat ditarik dengan gaya 6 N sehingga bertambah panjang 0,2 mm. Hitunglah : a. Tegangan kawat b. Regangan kawat c. Modulus elastisitas kawat 3. Duah buah kawat X dan Y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama sehingga terjadi pertambahan panjang masingmasing 0,5 mm dan 1 mm. Jika jari-jari kawat Y dua kali jari-jari kawat X, maka perbandingan modulus young kawat X terhadap kawat Y adalah…
