Hukum Hooke – Blog Ilmu Pengetahuan

Hukum Hooke dan Elastisitas

Jika suatu benda diberikan suatu gaya yg cukup untuk merubah bentuk benda tersebut maka keadaan benda tersebut mampu menjadi elastis, plastis, ataupun hancur. Hancur merupakan keadaan kegagalan benda karena telah melalui titik patahnya (breaking point). Plastis merupakan kondisi benda yg tak mampu kembali lagi menjadi keadaan awalnya kalau gaya yg diberikan dihilangkan. Contoh benda yg bersifat plastis dapat ananda lihat pada plastisin, tanah liat, & bahkan permen karet.

Elastis atau Elastisitas (Fisika) yaitu kesanggupan sebuah benda untuk kembali ke kondisi mulanya tatkala gaya yg diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Contoh benda lentur ialah pegas. Selain bersifat elastis, pegas pula mampu berkembang menjadi bersifat plastis bila ditarik dgn gaya yg besar melalui batas elastisnya. Jika pegas telah menjadi plastis ananda niscaya tahu bahwa pegas tersebut sudah rusak.

Agar ananda mengerti materi Elastisitas & Hukum Hooke dgn baik, ananda mesti mengetahui apalagi dahulu:

Hukum Newton

Hukum kesetimbangan

Seperti yg telah diterangkan diatas, ananda niscaya tahu jika suatu gaya diberikan pada suatu benda, contohnya pada batang besi vertikal yg tergantung seperti pada gambar dibawah, maka panjang batang besi tersebut akan berganti.

hukum hooke & elastisitas

[Sumber: Douglas C. Giancoli, 2005]

$\Delta L$ atau seterusnya disebut $\Delta x$ merupakan pertambahan panjang pada batang besi tersebut. Semakin besar gaya [F] yg diberikan maka pertambahan panjangnya ( $\Delta x$ ) pula akan makin besar. Dapat disimpulkan bahwa pertambahan panjang benda sebanding dgn besarnya gaya tarik.

Perbandingan besar gaya tarik [F] terhadap pertambahan panjang benda ( $\Delta x$ ) bernilai konstan. Konstan artinya sebanding. Proporsionalitas kedua besaran tersebut dinotasikan dgn rumus persamaan:

$F = k \Delta x$

Dimana,

$F$ = besarnya gaya yg diberikan atau gaya tarik (N)

$\Delta$ = pertambahan panjang benda (m)

$k$ = konstanta benda (N/m)

$k$ merupakan koefisien elastisitas benda ataupun ukuran kelenturan pegas. Hubungan ini pertama kali diketahui oleh Robert Hooke (1635 – 1703), oleh alasannya itu diketahui pula sebagai Hukum Hooke. Hukum Hooke cuma berlaku sampai batas elastisitas. Batas elastisitas merupakan gaya maksimum yg mampu diberikan pada benda sebelum benda berubah bentuk dengan-cara tetap & panjang benda tak dapat kembali seperti semula (menjadi plastis ataupun hancur).

Kita akan memperhatikan suatu objek yaitu pegas, suatu benda yg dapat menjadi elastis. Pada keadaan pegas saat ditarik, terdapat gaya pada pegas yg besarnya sama dgn gaya tarikan pada pegas namun arahnya bertentangan ( $F_ aksi = - F_ reaksi$ ). Jika gaya tersebut disebut dgn gaya pegas ( $F_p$ ) maka gaya ini pun sebanding dgn pertambahan panjang pegas ( $\Delta x$ ). Perhatikan Gambar dibawah ini.

ilustrasi hukum hooke

[Sumber: Halliday – Resnick – Walker, 2005]

Persamaan gaya pegas dinotasikan dgn rumus:

$F_p = - F$

$F_p = - k \cdot \Delta x$

Dimana,

$F_p$ = gaya pegas (N)

$\Delta x$ = pertambahan panjang pegas (m)

$k$ = konstanta pegas (N/m)

Kamu tak perlu cemas terhadap tanda minus (-). Tanda tersebut cuma menyatakan arah gaya pegas yg berlawanan dgn arah gaya tarik.

Sifat pegas yg elastis banyak digunakan dlm kegunaan sehari-hari. Contoh penggunaan pegas mampu ananda lihat pada kasur pegas (spring bed) atau pada kendaraan bermotor. Pada kendaraan bermotor pegas dipakai selaku peredam kejut (shockbreaker). Penggunaan pegas lazimnya digunakan dengan-cara serentak dlm satu tata cara pegas. Nilai konstanta pegas tersebut akan berganti tergantung susunannya.

Dua buah pegas atau lebih yg disusun dengan-cara seri dinyatakan oleh rumus:

$\frac 1 k_s =\frac 1 k_1 =\frac 1 k_2 =\frac 1 k_3 =\cdots=\frac 1 k_n$

Jika pegas disusun dengan-cara paralel, maka dinyatakan dgn rumus:

$k_p = k_1 + k_2 + k_3 + \cdots + k_n$

Contoh Soal Hukum Hooke

contoh soal hukum hooke

Tiga pegas identik (k = 200 N/m) & dua beban (massa masing-masing m = 0,5 kg) disusun seperti pada gambar. Pertambahan panjang total pegas yaitu … (Simak UI 2014)

A. 4,0 cm

B. 5,0 cm

C. 6,0 cm

D. 7,0 cm

E. 8,0 cm

Solusi:

Kita bagi dua bagian pegas pada metode tersebut, pertama komponen pegas paralel yg terdiri dr dua pegas, kedua bagian pegas paling bawah.

Untuk unsur pegas pertama:

$k_p = k+k = 2k$