4. Beban 3
Massa = 90 gram
Gaya F = m.g
= 90. 10
-3
. 10
1
= 9. 10
-1
= 0.9 N
Panjang karet = 39.1 cm bertambah panjang 13.3 cm
Panjang tali rafia = 28.6 cm bertambah panjang 0.3 cm
Beban dengan massa 90 gram dikaitkan pada karet gelang, sehingga karet gelang bertambah panjang 13.3 cm. Sedangkan ketika hal tersebut dilakukan pada tali rafia,
panjang tali rafia menjadi 28.6 cm bertambah panjang 0.3 cm Hasil Pengamatan :
Berdasarkan hasil pengamatan, tali rafia bertambah panjang 0.3 cm untuk setiap
penambahan beban, sedangkan karet gelang bertambahn panjang 3.1 cm untuk beban dengan massa 20 gram, 5.4 cm untuk beban 40 gram, dan 13.3 cm untuk beban 90 cm.
Perubahan panjang tali rafia tetap, meski gaya yang dialaminya berbeda
Perubahan panjang karet gelang berubah dan mengalami kenaikan perubahan panjang
seiring dengan kenaikan gaya yang dialaminya
VIII. Kesimpulan
Suatu bahan dikatakan elastis apabila mengalami perubahan ukuran ketika kepadanya
diberikan suatu gaya dan kembali ke bentuk semula ketika gaya itu dihilangkan
Perubahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan, artinya semakin besar gaya yang diberikan maka semakin besar pula kenaikan panjang bahan elastis tersebut
PERCOBAAN 2
I. Judul Laporan :
Pengaruh gaya terhadap perubahan panjang pegas
II. Tujuan Percobaan :
Menganalisa pengaruh gaya terhadap perubahan panjang pegas
III. Landasan Teori :
Hukum Hooke pada Pegas
Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya
gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami,
jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang lihat gambar a. Untuk semakin memudahkan pemahaman
dirimu,sebaiknya dilakukan juga percobaan.
Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x pegas diregangkan, pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi
setimbangnya
Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang
Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan
x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang posisi setimbang ketika x = 0. Secara
matematis ditulis : F = kx
Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke 1635-1703. k adalah konstanta dan x adalah
simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif,
tetapi arah F ke kiri berlawanan arah dengan simpangan x. Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri negatif, sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Jadi gaya F selalu bekeja
berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan
dengan elastisitas sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas semakin kaku sebuah pegas, semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya
semakin elastis sebuah pegas semakin kecil konstanta pegas, semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan
memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda.
Hukum Hooke untuk benda non Pegas
Hukum hooke ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, dari besi sampai tulang tetapi hanya sampai pada batas-batas tertentu. Mari kita tinjau sebuah batang logam yang
digantung vertikal. Pada benda bekerja gaya berat berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda, yang
besarnya = mg dan arahnya menuju ke bawah tegak lurus permukaan bumi. Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut bertambah panjang sejauh delta L
Jika besar pertambahan panjang delta L lebih kecil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen membuktikan bahwa pertambahan panjang delta L sebanding dengan
gaya berat yang bekerja pada benda
Persamaan ini kadang disebut sebagai hukum Hooke. Kita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan beban.
Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. Hubungan antara gaya dan
pertambahan panjang atau simpangan pada pegas dinyatakan melalui grafik di bawah ini.
Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum hooke. Jika benda diberikan gaya hingga
melewati batas hukum hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas. tapi hukum Hooke tidak
berlaku pada daerah antara batas hukum hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki
daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula; benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda mencapai titik
patah, maka benda tersebut akan patah. Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang delta L suatu benda
bergantung pada besarnya gaya yang diberikan F dan materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k. Benda yang dibentuk oleh materi yang berbeda akan memiliki
pertambahan panjang yang berbeda walaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupun sebuah benda terbuat dari materi yang sama besi, misalnya,
tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama. Jika kita
membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama, besar pertambahan panjang
sebanding dengan panjang benda mula-mula dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Makin panjang suatu benda, makin besar besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin
tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya. Jika hubungan ini kita rumuskan secara matematis, maka akan diperoleh persamaan sebagai berikut :
F = K. ΔL
Persamaan ini menyatakan hubungan antara pertambahan panjang delta L dengan gaya F dan konstanta k. Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k. Untuk materi
penyusun yang sama, besar pertambahan panjang delta L sebanding dengan panjang benda mula-mula L
o
dan berbanding terbalik dengan luas penampang A.
Besar E bergantung pada benda E merupakan sifat benda. Secara matematis akan kita turunkan nanti… tuh di bawah
Pada persamaan ini tampak bahwa pertambahan panjang delta L sebanding dengan hasil kali panjang benda mula-mula Lo dan Gaya per satuan Luas FA.
Karena L sama-sama merupakan dimensi panjang, maka regangan tidak mempunyai satuan regangan tidak mempunyai dimensi.
Regangan merupakan ukuran perubahan bentuk benda dan merupakan tanggapan yang diberikan oleh benda terhadap tegangan yang diberikan. Jika hubungan antara tegangan dan regangan
dirumuskan secara matematis, maka akan diperoleh persamaan berikut :
E = Tegangan Regangan
Ini adalah persamaan matematis dari Modulus Elastis E alias modulus Young Y. Jadi modulus elastis sebanding dengan Tegangan dan berbanding terbalik Regangan.
IV. Alat dan Bahan :
