Pendahuluan
Karet, pegas, pelat logam adalah model benda elastis(lentur), lantaran mempunyai sifat elastisitas, yaitu sifat suatu benda yang bila diberi gaya luar akan mengalami perubahan bentuk & apabila gaya luar yg bekerja dihilangkan, maka benda kembali kebentuk semula.
Benda elastis pula dapat bersifat plastis(tidak dapat balik kebentuk semula). Ini berarti batas elastisitas benda sudah terlampaui, yg disebabkan gaya yang bekerja diperbesar terus. Mengakibatkan karet atau pegas patah.
Hukum Hooke
Pengertian Hukum Hooke
Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya yang meregangkan suatu zat elastis dan pertambahan panjang zat elastis. "Pada daerah elastisitas benda, gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan pertambahan panjang benda".disebut Hukum Hooke.
Elastisitas adalah : Kecenderungan pada suatu benda untuk berubah dalam bentuk baik panjang, lebar maupun tingginya, tetapi massanya tetap, hal itu disebabkan oleh gaya-gaya yang menekan atau menariknya, pada saat gaya ditiadakan bentuk benda kembali seperti semula.
Tanda (-) menunjukkan bahwa arah gaya (F) berlawanan dengan arah simpangan (
y). Grafik hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (y) pegas.
Contoh Konsep Hukum Hooke :
Sebuah pegas panjangnya mula-mula 20 cm. Oleh karena pegas ditarik dengan gaya 20 N, panjang pegas sebagai 25 cm. Tentukan konstanta pegas !
Pembahasan :
Diketahui : F = 20 N
xo = 20 cm = 0,2 m
x = 25 cm = 0,25 m
x = 0,25-0,2 = 0,05 m
Ditanyakan : K?
Jawab :
F = k. y (dalam perhitungan tanda (-) tidak dipakai)
k =
k =
= 400 Nm-1
Tegangan (Stress) & Regangan (Strain)
1. Tegangan Sress)
Tegangan adalah “ Perbandingan antara gaya tarik yang bekerja terhadap luas penampang benda” . Tegangan dinotasikan dengan (sigma), satunnya Nm-2.
1. Bentuk awal benda sebelum diberi gaya
2. Bentuk benda tertegang setelah diberi gaya pada bidang A
Secara matematika konsep Tegangan (Stress) dituliskan :
Contoh penggunaan konsep Tegangan (Stress):
Sebuah kawat yang panjangnya 2m dan luas penampang 5mm2 ditarik gaya 10N. Tentukan besar
tegangan yg terjadi pada kawat.
Pembahasan:
Diketahui :
A = 5mm2 = 5.10-4 m2
F = 10N
Ditanyakan : 
?
Jawab :
= 
= 
= 2.104Nm-2
2. Regangan (Strain)
Regangan adalah “Perbandingan antara pertambahan panjang L terhadap panjang mula-mula(Lo)”
Regangan dinotasikan dengan e & tidak memiliki satuan.
1. Keadaan awal benda yang panjangnya Lo diberi gaya (F) pada bidang A
2. Keadaan benda bertambah panjang sejauh
Secara matematika konsep Regangan (Strain) dituliskan
Contoh penggunaan konsep Regangan (Strain):
Sebuah dawai panjangnya 100 centimeter ditarik menggunakan gaya 12N, sehingga panjang kawat menjadi 112 cm. Tentukan regangan yang didapatkan dawai.
Pembahasan :
Diketahui :
Lo = 100 cm
L = 112 cm - 100 cm = 12cm
Ditanyakan : e
Jawab :
e = 
e = 
e = 0,12
Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah “ Perbandingan antara tegangan dan regangan dari suatu benda “ . Modulus elastisitas dilambangkan dengan E dan satuannya Nm-2. Modulus elastisitas disebut juga Modulus Young.
Secara Matematis konsep Modulus Elastisitas :
Tabel : Modulus Elastisitas aneka macam zat
Contoh konsep Modulus Elastisitas :
Seutas kawat luas penampangnya 4mm2 ditarik oleh gaya 3,2N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04cm. Jika panjang kawat pada mulanya 80 cm, tentukan Modulus Young kawat tersebut.
Pembahasan :
Diketahui : Lo = 80cm=0,8m
A = 4 mm2 = 4x10-6m2
F = 3,2 N
L = 0,04cm = 4.10-4m
Ditanyakan : E
Jawab :
E = 
= 
= 1,6.109Nm-2
Berdasarkan konsep Hukum Hooke , bila pada pegas digantungkan beban, pegas mengadakan gaya yang besarnya sama menggunakan gaya berat benda, namun arahnya berlawanan W = -F. Besarnya gaya F sebanding dengan pertambahan panjang pegas x.
Pada wilayah elastisitas benda, gaya yang bekerja (F) dalam benda sebanding dengan pertambahan panjang benda (x).
Sehingga secara matematis, dituliskan :
Energi Potensial Pegas
Sebuah pegas yang ditarik dengan gaya F,menyebabkan pegas meregang(bertambah panjang). Besarnya energi yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sama dengan energi yang tersimpan pada pegas, yaitu Energi Potensial Pegas
Besar Energi Potensial Pegas (Ep ) sama menggunakan Luasan segitiga yang diarsir.
Contoh Konsep Energi Potensial Pegas:
Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 200Nm-1. Pegas diregangkan sehingga bertambah panjang 10 cm. Tentukanlah energi potensial elastis pegas.
Pembahasan :
Diketahui :
x = 10cm=0,1m
Ditanyakan : Ep
Jawab :
Ep = 
kx2
= 200. (0,1)2
= 1 Joule
Susunan Pegas
Beberapa buah pegas bisa disusun secara susunan pegas seri & susunan pegas peralel.
a. Susunan Pegas Seri
Dua pegas atau lebih dirangkai seri:
Besar Konstanta pegas pengganti, pada rangkaian seri :
Contoh penerapan konsep susunan seri pegas.
Dua buah pegas disusun seri seperti pada gambar, jika masing-masing pegas mempunyai konstanta sebesar 400Nm-1, dan massa beban 5kg.
Tentukan akbar pertambahan panjangnya.
Pembahasan :
k1 = k2 = 400Nm-1
W = m.g = 5kg.10ms-2 = 50N
Ditanyakan :x
Jawab :
= 
+
ks = 200 Nm-1
= 0,25m
b. Susunan Pegas Paralel
Dua pegas atau lebih disusun paralel :
Besar Konstanta pegas pengganti, dalam rangkaian paralel :
kp = k1 + k2 + ....
k = konstanta pegas pengganti dalam N/m
k1= konstanta pegas 1 dalam N/m
k2= konstanta pegas 2 dalam N/m
Contoh penerapan konsep susunan seri pegas.
Dua buah pegas disusun paralel seperti pada gambar, jika masing-masing pegas mempunyai konstanta sebesar 100Nm-1dan 200 Nm-1, digantungkan beban sehingga bertambah panjang 5cm. Tentukan gaya beban tersebut.
Pembahasan :
Diketahui :
k1 = 100Nm-1
k2 = 200Nm-1
x = 5.10-2m
Ditanyakan : m
Jawab :
kp = k1 + k2
= 100Nm-1 + 200Nm-1 = 300Nm-1
F = k.x = 300Nm-1.5.10-2m
F = 15N
Sekian Informasi ini semoga dapat berguna bagi sahabat sekalian. Sumber Klikdisini