Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 1
60
Kerja Mandiri 1
1. Sebuah ayunan A menimbulkan frekuensi 4 kali frekuensi yang ditimbulkan oleh ayunan B. Jika panjang tali ayunan B adalah 1
meter, berapa panjang tali pada ayunan A? 2. Sebuah bandul sederhana dengan panjang tali l dan massa
beban m kg digunakan untuk mengukur gravitasi bumi. Ketika bandul dibawa ke suatu planet, ternyata berat beban 4 kali
beratnya ketika di bumi. Jika frekuensi bandul di bumi 50 Hz, hitunglah frekuensi bandul ketika digunakan di planet tersebut
B. Gaya Pegas
Kamu tentu masih ingat peran pegas shock absorber mobil pada gambar 3.1
bukan? Pegas tersebut berperan untuk meredam getaran yang ditimbulkan oleh
gerakan mobil pada jalan yang tidak rata. Untuk mengetahui prinsip kerja pegas
tersebut, perhatikan gambar 3.5 Sebuah pegas dikenai gaya F. Pegas akan bergerak
periodik dari titik A ke B dan kembali lagi ke A. Hal ini terjadi karena pegas mempunyai
gaya pemulih.
Gerak periodik yang dialami pegas sama dengan gerak pada ayunan, sehingga gerak
pada pegas juga disebut getaran harmonik gerak harmonik sederhana. Besar simpangan getar pada pegas sama dengan pertambahan panjang.
Pertambahan panjang pada pegas sebanding dengan besar gaya yang bekerja. Pernyataan ini dikenal dengan
hukum Hooke dan dirumuskan
sebagai berikut. F = -k .
Δx . . . 3.5
Hukum Hooke
π
: 3.14 = f : frekuensi getaran Hz
Dari persamaan 3.3 dan 3.4 dapat kita ketahui bahwa periode dan frekuensi ayunan sederhana tidak bergantung pada massa bandul.
Periode dan frekuensi ayunan sederhana ditentukan oleh panjang tali dan percepatan gravitasi. Untuk lebih memantapkan pemahamanmu,
kerjakanlah latihan di bawah ini
Kerjakan soal berikut dengan tepat
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 1
61
Keterangan:
F : gaya yang bekerja pada pegas N k
: konstanta pegas Nm Δx : pertambahan panjang pegas m
Tanda - negatif menunjukkan bahwa arah gaya pemulih yang senantiasa menuju ke titik kesetimbangan selalu berlawanan dengan
arah gaya penyebabnya atau arah simpangannya. Namun dalam notasi skalar, tanda negatif dihilangkan sehingga hukum Hooke menjadi:
F = k . Δx
. . . 3.6 Gerak yang terjadi pada pegas merupakan gerak harmonik seder-
hana. Dengan demikian, pegas mempunyai periode dan frekuensi yang dirumuskan sebagai berikut.
dan . . . 3.7
Konstanta pada persamaan 3.5 dan 3.6 disebut konstanta pem- banding atau konstanta pegas. Coba perhatikan lagi gambar 3.5 Untuk
meregangkan pegas dengan simpangan sejauh x terhadap titik B, kita harus memberikan gaya luar sebesar F = k . x. Dengan demikian, makin
besar nilai tetapan pegas k makin besar gaya yang kita perlukan un- tuk meregangkan pegas dengan simpangan tertentu. Jadi, dapat kita
pahami apabila suatu pegas memiliki konstanta pegas k yang besar maka pegas tersebut semakin kaku. Nilai konstanta suatu pegas dapat
dicari melalui persamaan:
k = m ω
2
. . . 3.8
Keterangan: ω : kecepatan sudut dari gerak pegas rads
Jika dua atau lebih pegas disusun seri atau paralel maka nilai kon- stanta penggantinya ditentukan sebagai berikut.
Susunan Seri
Dua atau lebih pegas yang disusun secara seri dapat digantikan oleh satu pegas. Pegas pengganti ini harus mempunyai konstanta pegas
yang besarnya sama dengan konstanta pegas total. Pertambahan pan- jang total pegas sama dengan penjumlahan dari pertambahan panjang
masing-masing pegas x
tot
= x
1
+ x
2
, sehingga: x
tot
= x
1
+ x
2
Dengan demikian, konstanta pegas total dari dua atau lebih pegas
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 1
62
Sebuah pegas dengan konstanta pegas π
2
Nm diberi beban 40 gram. Selanjut- nya, pegas ditekan ke atas sejauh 10 cm dan digetarkan. Tentukan periode dan
frekuensinya Penyelesaian:
Diketahui: k =
π
2
Nm m = 40 gram
A = 10 cm Ditanyakan: T = . . .?
f = . . .? Jawab:
Kerjakan soal berikut dengan tepat 1. Suatu pegas diberi beban 100 gram sehingga panjangnya ber tambah x cm. Frekue-
yang disusun secara seri dirumuskan: . . . 3.9
Susunan Paralel
Coba perhatikan gambar 3.7 Jika beban pada gambar 3.7 kita tarik maka kedua pegas mengalami simpangan yang sama x
1
= x
2
= x. Gaya total yang bekerja pada kedua pegas merupakan penjumlahan gaya dari
masing-masing pegas. F
tot
= F
1
+ F
2
F
tot
= k
1
x
1
+ k
2
x
2
F
tot
= k
1
x + k
2
x k
tot
. x = k
1
+ k
2
x k
tot
= k
1
+ k
2
Dari uraian di atas dapat kita simpulkan bahwa konstanta pegas total untuk dua atau lebih pegas yang disusun paralel dirumuskan sebagai
berikut k
paralel
= k
1
+ k
2
+ k
3
+ . . . . . . 3.10
Dengan memerhatikan aturan di atas maka dapat ditentukan besar konstanta dari pegas yang disusun seri, paralel, atau kombinasi.
Contoh soal di bawah ini akan membantumu lebih memahami materi tentang pegas. Pelajarilah dengan cermat Setelah itu ujilah pemaha-
manmu dengan mengerjakan pelatihan di bawahnya
Contoh Soal
