1] TUJUAN PERCOBAAN : mencari hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pegas
2] LANDASAN TEORI : hukum hook
Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah. Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula. Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas. Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas [k]. Hukum Hook menyatakan bahwa jika pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besar gaya yang bekerja padanya. Secara matematis, hubungan antara besar gaya yang bekerja dengan pertambahan panjang pegas dapat dituliskan sebagai berikut:
F = k.
x Keterangan : F = gaya yang bekerja [N] k = konstanta pegas [N/m] x = perubahan panjang pegas Perlu selalu di ingat bahwa hukum Hook hanya berlaku untuk daerah elastik, tidak berlaku untuk daerah plastik maupun benda-benda plastik. Menurut Hooke, regangan sebanding dengan tegangannya, dimana yang dimaksud dengan regangan adalah persentase perubahan dimensi. Tegangan adalah gaya yang menegangkan per satuan luas penampang yang dikenainya. Sebelum diregangkan dengan gaya F, energi potensial sebuah pegas adalah nol, setelah diregangkan energi potensialnya berubah menjadi: E = kx2 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 [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 [misalnya besi], 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 pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya.
3] DATA PERCOBAAN :* panjang mula-mula : 21 cm
* Panjang pegas saat beban 1, m = 50 gr
Tabel :
| NO | MASSA BEBAN | PANJANG PEGAS |
| 1 | 50 gram | 22 cm |
| 2 | 100 gram | 24,5 cm |
| 3 | 150 gram | 26,5 cm |
| 4 | 200 gram | 28,5 cm |
| 5 | 250 gram | 30 cm |
Pengolahan data :
| NO | W = m.g | |
| 1 | 500 N | 22 – 21 = 1 cm |
| 2 | 1.000 N | 24,5 – 21 = 3,5 cm |
| 3 | 1.500 N | 26,5 – 21 = 5,5 cm |
| 4 | 2.000 N | 28,5 – 21 = 7,5 cm |
| 5 | 2.500 N | 30 – 21 = 9 cm |
Grafik
4. ANALISA:
Grafik yang kami dapat pada pengamatan tentang hubungan gaya dan pertambahan panjang adalah lurus, karena gaya sebanding dengan pertambahan panjang.
4. SOAL DAN PEMBAHASAN
Soal :
1. kecendrungan hubungan pertambahan panjang, berat, pegas dengan beban?
2. Bagaimana Adakah batas dari pertanyaan no 1?
3. Tulislah perumusan yang menyatakan hubungan pertanyaan no 1 !
Pembahasan :
1. Semakin besar berat beban, pertambahan pegas semakin panjang.
2. Ada, yaitu konstanta pegas itu sendiri
3. F = k.
x Keterangan : F = gaya yang bekerja [N] k = konstanta pegas [N/m]
x = perubahan panjang pegas
5.KESIMPULAN :
Jadi kesimpulannya adalah :
1] Semakin besar nilai ∆l, maka nilai energi potensial yang didapat juga semakin besar. Sebaliknya semakin kecil nilai konstanta, maka semakin besar nilai energi potensial.
2] Semakin besar nilai F dan ∆l. Maka konstanta yang didapat semakin kecil.
3] Luas daerah dibawah grafik sama dengan nilai energi potensial .
4] Pertambahan panjang [L] sebanding dengan gaya berat yang bekerja pada benda.
5] Persamaan mencari luas daerah di bawah grafik sama dengan persamaan untuk mencari energi potensial.
Rangkuman Materi
Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu di hilangkan. Benda tak elastis [plastis] adalah beberapa benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar dihilangkan. Contoh: tanah liat [lempung], adonan tepung kue, lilin mainan [plastisin]. Benda elastis kebalikan dari benda plastis, Contoh: karet gelang, pentil dan lain-lain.
Jika suatu benda terkena gaya F, maka bentuk benda itu akan berubah, besar perubahan bentuk benda [misalnya panjang atau lebar] sebesar ∆x, dalam banyak situasi ∆x berbanding lurus dengan besar gaya F yang diberikan oleh persamaan berikut:
|
Dalam percobaan ini kita memakai pegas sebagai contoh benda, ketika belum diberi gaya, pegas sepanjang x0 kita memberi gaya pada pegas dengan menggantungkan beban dengan massa m pada pegas. Beban tersebut mengalami gaya gravitasi Fg sebesar Fg = m.g. Gaya gravitasi ini menarik pegas ke bawah sehingga panjang pegas bertambah sejauh ∆x, maka panjang pegas menjadi x1 berarti dengan persamaan di atas terdapat hubungan antara panjang pegas x dan besar gaya Fg sebagai berikut:
Tujuan :
Tujuan eksperimen ini adalah siswa mampu memahami tentang hukum Hooke dan dapat menentukan nilai tetapan pegas dari hasil percobaan.
Alat dan Bahan:
Untuk percobaan ini dibutuhkan seperangkat alat dan bahan sebagai berikut: 1 set statif, 1 buah penggaris, 1 set beban gantung, 1 buah pegas, 1 lembar kertas grafik.
Perencanaan Eksperimen:
|
Rumusan Masalah : Berdasarkan eksperimen gambar 2, [1]. apakah pengaruh besar gaya tarik terhadap besar pertambahan panjang pegas? [2] apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas? [3] berapakah nilai konstanta pegas dari hasil eksperimen?
Hipotesis : [1]. Semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas, [2] ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk, [3] 1/9 N/cm
Variabel :
a. Yang dijaga konstan : jenis dan kondisi pegas, penggaris, statif, dan neraca pegas,
b. Yang dimanipulasi : besar gaya tarik pegas
c. Yang merespon : besar pertambahan panjang pegas
Definisi Operasional Variabel Manipulasi: gaya tarik dimanipulasi dengan cara mengubah-ubah mulai dari 0 N, 1 N, 2 N, 3N, 4N, 5N dan 6N, besar beban [massa beban diukur dengan neraca pegas], gaya tarik dihitung dengan menggunakan [F = mg]
Definisi Operasional Variabel Respon : pertambahan panjang pegas pada setiap gaya tarik yang diberikan diukur dengan menggunakan penggaris.
Prosedur Percobaan :
1. Gantungkan pegas baca kedudukan jarumnya [lo]
2. Tambahkan beban [m] dan catat pula kedudukan jarum [l]
3. Ulangi kegiatan di atas dengan setiap kali memperbesar beban dan mencatat kedudukan jarum penunjuknya.
4. Catat hasilnya dalam tabel pengamatan berikut ini!
Tabel Pengamatan
g = 10 m/s2 lo = 40 cm
| No | Beban [m] kg | F = m g [N] | l [m] | ∆l = l - lo [cm] |
| 1 | 0 | 0 | 40 | 0 |
| 2 | 0,1 | 1 | 49 | 9 |
| 3 | 0,2 | 2 | 58 | 18 |
| 4 | 0,3 | 3 | 67 | 27 |
| 5 | 0,4 | 4 | 76 | 36 |
| 6 | 0,5 | 5 | 88 | 48 |
| 7 | 0,6 | 6 | 110 | 70 |
5. Buatlah kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan ∆l
|
Analisis :
1. Bagaimanakah hubungan antara gaya tarik dengan pertambahan panjang pegas?
Semakin besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas.
2. Apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas?
Ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.
Kesimpulan :
1. Apakah hipotesis Anda diterima? diterima
2. Kesimpulan apa yang dapat anda buat?
Hipotesis diterima yaitu jika pegas dipertahankan konstan, semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas.
jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.
Penerapan :
Hukum Hooke memungkinkan kita untuk menghitung gaya tarik pegas, pertambahan panjang pegas dan konstanta pegas.
Jika ratio atau perbandingan gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas untuk dua pegas sama, maka konstanta/tetapan pegas untuk kedua pegas itu adalah sama
Daftar Pustaka
Anonim. Panduan Percobaan Pudak Scientific Kit Mekanika. Bandung : Pudak Scientific.
Giancolly C Douglas. 2004. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Halliday Resnick, 2004. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga.
Blocher, Richard. Petunjuk Praktikum Elastisitas.
Hubungan Antara Gaya Pegas, Konstanta Pegas, dan Pertambahan Panjang Pegas
Rangkuman Materi
Sifat elastis atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu di hilangkan. Benda tak elastis [plastis] adalah beberapa benda yang tidak kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar dihilangkan. Contoh: tanah liat [lempung], adonan tepung kue, lilin mainan [plastisin]. Benda elastis kebalikan dari benda plastis, Contoh: karet gelang, pentil dan lain-lain.
Jika suatu benda terkena gaya F, maka bentuk benda itu akan berubah, besar perubahan bentuk benda [misalnya panjang atau lebar] sebesar ∆x, dalam banyak situasi ∆x berbanding lurus dengan besar gaya F yang diberikan oleh persamaan berikut:
Persamaan di atas dapat dinyatakan dalam kalimat ‘jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang pegas berbanding lurus [sebanding] dengan gaya tariknya’, pernyataan ini dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan utuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666 oleh karena itu persamaan di atas dikenal dengan hukum Hooke, dalam persamaan tersebut k merupakan suatu konstanta yang menunjukkan sifat benda itu. Konstanta ini disebut konstanta Hooke.
|
Dalam percobaan ini kita memakai pegas sebagai contoh benda, ketika belum diberi gaya, pegas sepanjang x0 kita memberi gaya pada pegas dengan menggantungkan beban dengan massa m pada pegas. Beban tersebut mengalami gaya gravitasi Fg sebesar Fg = m.g. Gaya gravitasi ini menarik pegas ke bawah sehingga panjang pegas bertambah sejauh ∆x, maka panjang pegas menjadi x1 berarti dengan persamaan di atas terdapat hubungan antara panjang pegas x dan besar gaya Fg sebagai berikut:
Tujuan :
Tujuan eksperimen ini adalah siswa mampu memahami tentang hukum Hooke dan dapat menentukan nilai tetapan pegas dari hasil percobaan.
Alat dan Bahan:
Untuk percobaan ini dibutuhkan seperangkat alat dan bahan sebagai berikut: 1 set statif, 1 buah penggaris, 1 set beban gantung, 1 buah pegas, 1 lembar kertas grafik.
Perencanaan Eksperimen:
Mahasiswa diminta untuk merencanakan dan melaksanakan eksperimen untuk menyelidiki hubungan antara besar gaya tarik pegas dengan besar pertambahan panjang pegas menggunakan rangkaian alat seperti ditunjukkan pada gambar 2.
|
Rumusan Masalah : Berdasarkan eksperimen gambar 2, [1]. apakah pengaruh besar gaya tarik terhadap besar pertambahan panjang pegas? [2] apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas? [3] berapakah nilai konstanta pegas dari hasil eksperimen?
Hipotesis : [1]. Semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas, [2] ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk, [3] 1/9 N/cm
Variabel :
a. Yang dijaga konstan : jenis dan kondisi pegas, penggaris, statif, dan neraca pegas,
b. Yang dimanipulasi : besar gaya tarik pegas
c. Yang merespon : besar pertambahan panjang pegas
Definisi Operasional Variabel Manipulasi: gaya tarik dimanipulasi dengan cara mengubah-ubah mulai dari 0 N, 1 N, 2 N, 3N, 4N, 5N dan 6N, besar beban [massa beban diukur dengan neraca pegas], gaya tarik dihitung dengan menggunakan [F = mg]
Definisi Operasional Variabel Respon : pertambahan panjang pegas pada setiap gaya tarik yang diberikan diukur dengan menggunakan penggaris.
Prosedur Percobaan :
1. Gantungkan pegas baca kedudukan jarumnya [lo]
2. Tambahkan beban [m] dan catat pula kedudukan jarum [l]
3. Ulangi kegiatan di atas dengan setiap kali memperbesar beban dan mencatat kedudukan jarum penunjuknya.
4. Catat hasilnya dalam tabel pengamatan berikut ini!
Tabel Pengamatan
g = 10 m/s2 lo = 40 cm
| No | Beban [m] kg | F = m g [N] | l [m] | ∆l = l - lo [cm] |
| 1 | 0 | 0 | 40 | 0 |
| 2 | 0,1 | 1 | 49 | 9 |
| 3 | 0,2 | 2 | 58 | 18 |
| 4 | 0,3 | 3 | 67 | 27 |
| 5 | 0,4 | 4 | 76 | 36 |
| 6 | 0,5 | 5 | 88 | 48 |
| 7 | 0,6 | 6 | 110 | 70 |
5. Buatlah kurva yang menyatakan hubungan antara F dengan ∆l
|
Analisis :
1. Bagaimanakah hubungan antara gaya tarik dengan pertambahan panjang pegas?
Semakin besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas.
2. Apakah ada hubungan gaya tarik yang diberikan terhadap batas elastis pegas?
Ada, jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.
Kesimpulan :
1. Apakah hipotesis Anda diterima? diterima
2. Kesimpulan apa yang dapat anda buat?
Hipotesis diterima yaitu jika pegas dipertahankan konstan, semakin besar gaya tarik pegas, semakin besar pertambahan panjang pegas.
jika gaya tarik yang diberikan melampaui batas elastis pegas maka pegas tidak kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk.
Penerapan :
Hukum Hooke memungkinkan kita untuk menghitung gaya tarik pegas, pertambahan panjang pegas dan konstanta pegas.
Jika ratio atau perbandingan gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas untuk dua pegas sama, maka konstanta/tetapan pegas untuk kedua pegas itu adalah sama
Daftar Pustaka
Anonim. Panduan Percobaan Pudak Scientific Kit Mekanika. Bandung : Pudak Scientific.
Giancolly C Douglas. 2004. Fisika Dasar Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Halliday Resnick, 2004. Fisika Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga.
Blocher, Richard. Petunjuk Praktikum Elastisitas.