Bahan Ajar ELASTISITAS Asliprint

7/29/2019 Bahan Ajar ELASTISITAS Asliprint

1/22

1

Sumber : atikahsyafik.blogspot.comTujuan pembelajaran :

Setelah mempelajari kompetensi dasar ini, siswa diharapkan mampu:

Mampu menjelaskan pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan

Kata kunci:

Elastisitas


2/22

2

Tegangan

Regangan

Modulus elastisitas / Modulus Young

Hukum Hooke

Tetapan Gaya pegas

1. Pengertian elastisitas

Sumber : fisikarudy.wordpress.com

Elastisitas adalah kemampuan benda untuk kembali ke bentuk semula

setelah gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan.

Beberapa contoh benda yang elastis adalah karet, pegas, pengikat

rambut dimana benda-benda tersebut apabila diberi gaya atau ditarik

sehingga berubah bentuk dan ketika gaya dihilangkan atau tarikannnya

dilepaskan maka benda tersebut akan kembali ke bentuk semula.

Benda yang tidak dapat kembali kebentuk semula setelah gaya luar

dihilangkan disebut benda tak elastis atau benda plastis. Contohnya

adalah lilin, tanah liat, adonan kue dan lain-lain. Dimina jika adonan
http://fisikarudy.wordpress.com/2012/10/03/elastisitas-dan-pegas/http://fisikarudy.wordpress.com/2012/10/03/elastisitas-dan-pegas/


3/22

3

kue ditekan dengan telapak tangan dan kemudian telapak tangan

diangkat kembali maka adonan kue tidak dapat kembali kebentuk

semula.

2. Tegangan

Tegangan adalah perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda

dengan luas penampangnya.

Secara matematis dirumuskan :

Keterangan :

= tegangan ( N/m2 )

F = gaya ( N )

A = luas penampang ( m2 )

Contoh soal :

Seutas kawat mempunyai luas penampang 4 mm2. Kawat tersebut

diregangkan oleh gaya sebesar 3,2 N sehingga bertambah panjang 0,03 cm.

Jika diketahui panjang kawat mula-mula 60 cm, berapakah tegangan kawat

tersebut ?

Diketahui : . A = 4 mm2 = 4 10-6 m2

F = 3,2 NL = 0,03 cm

L = 60 cm

Ditanyakan: = ...?

Jawab ;

( ) = F / A

= 3,2 N / 4 x 10-6 m2

= 0.8 x 106 N/ m2

Jadi tegangan kawat adalah 0.8 x 106 N/ m2


4/22

4

3. Regangan

Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan

panjang mula- mula.


Keterangan :

e = regangan ( tidak memiliki satuan )

L = pertambahan panjang ( m )

L = panjang mula-mula ( m )

Contoh soal :

Kawat logam panjangnya 80 cm dan luas penampang 4 cm2. Ujung yang satu diikat

pada atap dan ujung yang lain ditarik dengan gaya 50 N. Ternyata panjangnya

menjadi 82 cm. berapakah regangan kawat ?

Diketahui : l0 = 80 cm = 8 x 10 -1 m

l = 82 cm80 cm = 2 cm = 2 x 10-2 m

A = 4 cm2 = 4.102 m2

Ditanya : e = ..?

Jawab :

e = l / l

e = 2 x 10-2 m / 8 x 10 -1 m

e = 0,25 x 10-1

e = 2,5 x 10-2


5/22

5

4. Grafik Tegangan terhadap

Regangan

Perhatiakan grafik 3.3, apabila gaya diberikan sampai ke titik A, maka

pegas akan kembali kebentuk semula. Dan apabila gaya F diperbesar terus sampai

melewati titik B, pegas bertambah panjang dan tidak akan kembali kebentuk

semula setelah gayanya dihilangkan. Ini disebut dengan batas elastis. Jika yang

yang bekerja pada suatu benda lebih kecil daripada bats elastisnya , maka pegas

akan kembali kebentuk awanya. Tapi ebaliknya apabila yang bekerja yang bekerja

pada pegas tersebut melampaui atau melebihi batas elastisnya, maka bendatersebut akan mengalami perubahna bentuk dan tidak akan kembali ke bentuk

semula.

Kemudian jika gaya terus ditambah atau diperbesar hingga mencapai titik

C, maka pegas akan putus. Jadi dapat disimpulkan bahwa benda yang bersifat

elstis memiliki batas elastisitasnya. Apabila gaya yang diberikan terhadap suatu

benda melebihi batas elastisnya, maka benda tersebut tidak mampu menahan gaya

tersebut sehingga benda tersebut akan putus.


6/22

6

5. Modulus elastis ( modulus

Young )

Modulus elastic ( E ) adalah perbandingan antara tegangan dan

regangan yang dialami benda.


Keterangan :

F = gaya ( N )

A = luas penampang ( m2 )

L = pertambahan panjang ( m )

L = panjang mula-mula ( m )

E = modulus Young ( N / m2 atau Pa )

Tabel Modulus elastis berbagai zat


7/22

7

Contoh soalContoh soal :

Seutas kawat mempunyai luas penampang 4 mm2. Kawat tersebut diregangkan oleh

gaya sebesar 3,2 N sehingga bertambah panjang 0,03 cm. Jika diketahui panjang

kawat mula-mula 60 cm, berapakah tegangan kawat tersebut ?

Diketahui : . A = 4 mm2 = 4 10-6 m2

F = 3,2 N

L = 0,03 cm = 3 x 10-4 m

L = 60 cm = 6 x 10-1 m

Ditanya : E =..?

Jawab :

E = / e

Cari dulu dan e

= F/ A = 3,2 N / 4 x 10-6 m2 = 0.8 x 106 N/ m2

e = l / l = 3 x 10-4 m / 6 x 10-1 m = 0,2 x 10-3 =

jadi :

E = / e = 0.8 x 106 N/ m2 / 0,2 x 10-3

= 4 x 109N/m2


8/22

8

6. Hukum Hooke

Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam

bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir

atau pegas. Ssifat elastisitas pegas pertamakali dikemukan oleh Robert

hooke.

Untuk menemukan hukum lakuakan percobaan berikut :

Hukum HookeA. Tujuan

Menyelidiki hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas.

B. Alat dan Bahan1. Mistar berskala 50 cm

2. Pegas spiral

3.beberapa beban

4. Statip

5.sebuah penunjuk

C. Langkah Kerj

1. Pasanglah sebuah pegas spiral dan mistar pada susunan statip seperti ditunjukkan

gambar diatas!

2. Gantungkan sebuah pegas pada batang penggantung dan baca panjang bebas

(tanpa beban ) Lo.


9/22

9

3. gantunhkan sebuah beban paad ujung pegas kemudian bacalah panjang pegas yang

telah digantung beban L.

4. Ulangai langkah 3 dengan menambah lagi bebannya bebarapa kali dengan beban yang

berbeda.

5. catatlah data pengamatan anda pada langkah 2, langkah 3 langkah 4 kedalam table

hasil pengamtan. Data beban pada kolom 1 dan data panjang pegas pada kolom 3.

6. hitunglah besar gaya tarik pegas ( sama dengan berat beban ) dengan F = mg, dengan

m adalah massa totsl beban pada ujung pegas dan g =10 m/s2 . tulis hasil perhitungan

pada kolom 2.

7. Hitunglah pertambahan panjang pegas, x, untuk setiap beban yang digunakan

diujung pegas, dengan persamaan x = L- L0. Tulis data hasil perhitungan ( x )pada

kolom 4

8. dari data table hasil pengamatan. Buatalah grfik gaya tarik pada pegas tehadap

pertambahan panjang ( grafik F - x ).

Massa Beban

( kg )

Gaya Tarik F = mg

( N )

Panjang pegas

( cm )

Pertambahan panjang ( x )

( cm )


10/22

10

Dari percobaan tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa suatu pegas

apabila ditarik dengan gaya tertentu di daerah yang berada dalam batasn

elastisitanya akan bertambah panjang sebesar x. Dari hasil percobaan, juga

didapatkan bahwa besar gaya pegas pemulih sebanding dengan pertambahan

panjang pegas ( x). Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan

sebagai berikut :

Dimana :

F = gaya ( N )

X = pertambahan panjang ( m )

K = konstanta / tetapan pegas ( N/ m )

Berdasarkan persamaan diatas hokum hooke dapat dinyatakan dengan :

jika gaya tarik tidak melampaui batas elastic pegas, maka pertambahan panjang

pegas berbanding lurus ( sebanding ) dengan gaya tariknya.Pernyataan tersebut pertama kali dikemukan oleh Robert Hooke, seorang Arsitek

yang ditugaskan untuk membangun kembali gedung-gedung di London yang

terbakar pada tahun 1666.

Tetapan gaya k dari pegas pada hokum Hooke adalah tetapan umum yang berlaku

pada benda elastic jika yang yang diberikan tidak melampaui batas elastisnya.

Jadi, hubungan modulus Young dengan Hukum Hooke adalah:

Jadi tetapan / kontanta pegas dapat ditulis :


11/22

11

Sifat elastis yang dinyatakan oleh hukum hooke tidak hanya berlaku pada

pegas yang diregangangkan. Namum juga berlaku pad benda yang dimampatkan

selama benda tersebut masih berada pada batas elatisnya. Seperti pada kasur

springbed, neraca pegas dan lain-lain.

TOKOHRobert Hooke

(16351703)

Robert Hooke dilahirkan dipulau Wight. Ia sudah menjadi yatimpada usia 13 tahun. Ketika masih muda, Hooke bekerja sebagai

pramusaji dan menggunakan uangnya untuk kuliah di Oxford

University. Pada tahun 1655, Hooke membantu Robert Boyle dalam

menemukan pompa udara.

Di Royal Society, Hooke bekerja sebagai kurator berbagai

eksperimen. Ia mendemontrasikan ide-ide baru yang menarik kepadapara anggota Royal Society setiap minggunya. Selain itu, Hooke juga

seorang arsitek yang terkenal di zamannya.

Hooke paling dikenang karena hukum elastisitas-nya. Hukum ini

menyatakan bahwa sejauh mana suatu benda padat itu menjadi tidak

karuan bentuknya berbanding lurus dengan gaya yang diberlakukan

terhadapnya. Timbangan pegas untuk menimbang hasil bumi di pasar

swalayan menggunakan prinsip ini.

Banyak ilmuwan yang mengakui kontribusi Hooke dalam temuannya.

Misalnya, Newton, Halley, dan Robert Boyle. Hooke meninggal duniasetelah melakukan ribuan kali ekesperimen dalam hidupnya.

(Dikutip seperlunya dari 100 Ilmuwan, John Hudson Tiner,

2005)


12/22

12

7. Susunan pegas

Konstanta pegas dapat berubah nilainya, apabila pegas-pegas tersebut

disusun menjadi rangkaian. Besar konstanta total rangkaian pegas bergantung

pada jenis rangkaian pegas, yaitu rangkaian pegas seri atau rangkaian pegas

paralel.

a. Susunan seri

sumber :belajar.kemdiknas.go.id

Contoh soal :

Benda bermassa 4,5 kg digantungkan pada pegas sehingga pegas itu bertambah panjang

sebesar 9 cm. Berapakah tetapan pegas tersebut?

Diketahui: m = 4,5 kg,

g = 10 m/s2,

x = 9 cm.

Ditanya : k=.?

Jawab :

F= kx

k = F / x

k = mg / x

k= ( 4,5 kg ) ( 10 m/s2) / ( 0,09 m )k = 500 N/m
http://www.google.co.id/url?sa=i&source=images&cd=&docid=afIpci1a7A2A1M&tbnid=AxcmzWobAjxM_M:&ved=0CAcQjB0wAA&url=http%3A%2F%2Fbelajar.kemdiknas.go.id%2Findex5.php%3Fdisplay%3Dview%26mod%3Dscript%26cmd%3DBahan%2520Belajar%2FMateri%2520Pokok%2FSMA%2Fview%26id%3D364%26uniq%3D3165&ei=smeSUazpBYKRrQeIsoDwAQ&psig=AFQjCNEbr1Qia6kUSwpbQhEv8jSXtz-nfA&ust=1368635698181439http://www.google.co.id/url?sa=i&source=images&cd=&docid=afIpci1a7A2A1M&tbnid=AxcmzWobAjxM_M:&ved=0CAcQjB0wAA&url=http%3A%2F%2Fbelajar.kemdiknas.go.id%2Findex5.php%3Fdisplay%3Dview%26mod%3Dscript%26cmd%3DBahan%2520Belajar%2FMateri%2520Pokok%2FSMA%2Fview%26id%3D364%26uniq%3D3165&ei=smeSUazpBYKRrQeIsoDwAQ&psig=AFQjCNEbr1Qia6kUSwpbQhEv8jSXtz-nfA&ust=1368635698181439http://www.google.co.id/url?sa=i&source=images&cd=&docid=afIpci1a7A2A1M&tbnid=AxcmzWobAjxM_M:&ved=0CAcQjB0wAA&url=http%3A%2F%2Fbelajar.kemdiknas.go.id%2Findex5.php%3Fdisplay%3Dview%26mod%3Dscript%26cmd%3DBahan%2520Belajar%2FMateri%2520Pokok%2FSMA%2Fview%26id%3D364%26uniq%3D3165&ei=smeSUazpBYKRrQeIsoDwAQ&psig=AFQjCNEbr1Qia6kUSwpbQhEv8jSXtz-nfA&ust=1368635698181439http://www.google.co.id/url?sa=i&source=images&cd=&docid=afIpci1a7A2A1M&tbnid=AxcmzWobAjxM_M:&ved=0CAcQjB0wAA&url=http%3A%2F%2Fbelajar.kemdiknas.go.id%2Findex5.php%3Fdisplay%3Dview%26mod%3Dscript%26cmd%3DBahan%2520Belajar%2FMateri%2520Pokok%2FSMA%2Fview%26id%3D364%26uniq%3D3165&ei=smeSUazpBYKRrQeIsoDwAQ&psig=AFQjCNEbr1Qia6kUSwpbQhEv8jSXtz-nfA&ust=1368635698181439


13/22

13

Gambar diatas adalah salah satu contoh susunan pegas seri. Apabila diberikan

gaya maka semua pegas meraskan gaya yang sama.

Konstanta pegas pada susunan seri dapat dirumuskan :

Dengan kn = konstanta pegas ke

b. Susunan parallel

sumber : sepenggal.wordpress.com

Gambar diatas mepakan contoh susunan pegas pararel. Pada saat ditarik gaya

maka pemanjangan pegas sama dan gaya yang diberikan dibagi sebanding

konstantanya.

Konstanta pegas paralel dapat dirumuskan :

Dengan kn = konstanta pegas ke n


14/22

14

c. Susunan pegas campuran

sumber :sepenggal.wordpress.com

Gambar diats adlah salh satu contoh bentuk susuan pegs campuran. Dalam

menganalisa susunan pegas campuran dapat ditentukan dengan memilih

susunan dari pegas tersebut yang sudah dapat dikategorikan dalam susunan

seri atau paralel.

Contoh soal :

1. Dua pegas identik memiliki tetapan pegas 600 N/m. Tentukanlah konstanta

sistem

pegas jika:

a. disusun seri

b. disusun paralel

Jawab

Diketahui: k1 = k2 600 N/m.

Ditanya : a). kseri=.?

b). kparalel =?

Jawab :
http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/elastisitas-bagian-1/http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/elastisitas-bagian-1/http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/elastisitas-bagian-1/http://sepenggal.wordpress.com/2010/11/03/elastisitas-bagian-1/


15/22


16/22

16

Uji Kompetensi

A. Pilihlah jawaban yang tepat dengan menuliskan huruf a, b, c, d, atau e di

dalam buku tugas Anda!

1. Benda-benda yang diberi gaya akan bertambah panjang dan jika gaya

dilepaskan akan memiliki sifat kembali ke keadaan semula. Sifat ini

dinamaka

a. Keras

b.

Kelihatanc. Plastik

d. Elatis

e. Regangan

2. Tegangan dinyatakan dalam satuan:

a. N/m2

b . Nm2

c. N/m

d. Nm

e. N/m2

3. Sebuah batang ditarik oleh sebuah beban. Tegangan tariknya tidak

tergantung pada.

a. Massa beban

b. Percepatan gravitasi

c. Massa jenis beban

d. Panjang batang

e. Diameter batang

4. Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut

a. konstanta gaya

b. modulus Bulk

c. modulus elastisitas

d. gaya regangan

e. energy potensial


17/22

17

5. Perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang mula-mula

disebut.

a. regangan

b. tegangan

c. modulus young

d. Hukum hooke

e. elastisitas

6. perbandingan gaya yang diberikan ke pegas terhadap luas penampangnya

disebut.

a. stress

b. strain

c. modulus young

d. kekenuyalan

d. mampatan

7. Hooke Hukum menyatakan:

a. Tegangan sama dengan regangan

b. Tegangan selalu lebih besar dari regangan

c. Tegangan berbanding lurus dengan regangan dalam batas plastik.

d. Tegangan berbanding lurus dengan regangan dalam batas elastis.

e. regangan selalu lebih besar dari tegangan

8. Benda bermassa 2 kg digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah

panjang 2 cm. Tetapan pegas tersebut ....

a. 100 N/m

b. 200 N/m

c. 1.000 N/md. 2.000 N/m

e. 5.000 N/m

9. Agung yang bermassa 50 kg menggantung pada sebuah pegas yang

memiliki konstanta pegas sebesar 2.000 N/m. Pegas tersebut akan

bertambah panjang sebesar .

a. 2,0 cm

b. 2,5 cm


18/22

18

c. 4,0 cm

d. 5,0 cm

e. 6,5 cm

10. Pegas yang panjang awalnya 30 cm akan menjadi 35 cm saat ditarik gaya

20 N. Berapakah konstanta pegasnya.

a. 1 N/m

b. 60 N/m

c. 10 N/m

d. 400 N/m

e. 40 N/m

11. Sebuah batang ditarik oleh sebuah beban. Tegangan tariknya tidak

tergantung pada.

a. Massa beban

b. Percepatan gravitasi

c. Massa jenis beban

d. Panjang batang

e. Diameter batang

12. Rumus dimensi modulus elastisitas adalah.

a. M L-1T-2

b. M L3T-2

c. ML3T-3

d. M2L2T-1

e. M2L2T-2

13. Sebuah logam memiliki modulus Young 4 x 106 N/m2, luas penampang 20

cm

2

dan panjangnya 5 m. Konstanta gaya logam pegas tersebut adalah.

a. 400 N/m

b. 800 N/m

c. 1600 N/m

d. 200 N/m

e. 6400 N/m

14. Dua buah kawat baja dengan modulus elastisitas E luas penampang

masing-masing A dan 2A dengan panjang yang sama. Perbandingan


19/22

19

pertamabahan panjang kawat tunggal yang mempunyai luas penampang 2A

dengan luas penampangnya A diparel dan diberi gaya masing-masing F

adalah

a. 1:2

b. 2:1

c. 4:1

d. 1:4

e. 1:1

15. Konstanta tiga buahb pegas berturut-turut ; k1 = 20 N/m, k2 = 30 N/m, k3 =

60 N/m. jika ketigana dipasang seri, tetapan peegas pengantinya

sebesar..

a. 5

b. 10

c. 15

d. 20

e. 25


20/22

20

B. Kerjakan soal-soal berikut !

1. Jelaskan pengertian pegas sebagai benda elastic dan plastik !

2. Perhatikan gambar berikut ini!

Tentukan :

a) nilai konsanta pegasb) energi potensial pegas saat x = 0,02 meter

((Sumber gambar : Soal UN Fisika 2008 Kode Soal P4 )

3. Sebuah kawat dengan panjang 60 cm dan luas penampang 4

mm2ditarik dengan gaya 60 N. jika kawat mulur sepanjang 0.3 mm.

tentukan :

a. Tegangan pada kawat

b. Regangan

c. Modulus elastisitas bahan

4. Dua buah pegas yang disusun pararel berturut-turut mempunyai

konstanta sebesar 200 N/m dan 300 N/m. Jika diujungnya diberi beban

sebesar 4 kg dang= 10 m/s2, maka hitunglah pertambahan

5. Sebuah pegas memiliki panjang 20 cm. Saat ditarik dengan gaya 12,5

N panjang pegasnya menjadi 22 cm. Berapakah panjang pegas jika

ditarik gaya sebesar 37,5 N?


21/22

21

Glosarium

Elastisitas : kemampuan benda untuk kembali ke bentuk semula

setelah gaya yang diberikan pada benda tersebut

dihilangkan.

Hokum Hooke : jika gaya tarik tidak melampaui batas elastic pegas,

maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (

sebanding ) dengan gaya tariknya.

Modulus elastisitas : perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami

benda.

Regangan : perbandingan antara pertambahan panjang dengan

panjang mula- mula.

Tegangan : perbandingan antara gaya yang bekerja pada bendadengan luas penampangnya.


22/22

22

Daftar Pustaka

Kanginan, Marthen 2006 ; FISIKA untuk SMA kelas XI :Jakarta ; penerbit

Erlangga

Purwanto, Budi 2011 ; Theory and Application of Physics 2 for Grade XIof

Senior High Schooland Islamic Senior High School Biligual ; PT Tiga Serangkai

Pustaka Mandiri

Sunardi dan EtsA Indra Irawan 2011; FISIKA BILINGUAL Untuk SMA / MA

Kelas XI semester 1 & 2 ; Bandung ; Penerbit Yramawidya.

Nurachmadani, Setya 2009: FISIKA 2 Untuk SMA / MA kelas XI ; Jakarta : Pusat

Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Handayani, Sri dan Damari Ari 2009 ; Fisika 2 : Untuk SMA/MA Kelas XI ;

Jakarta ; Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

bapak-muchtar.blogspot.com/.../kelas-xi-bab-3-pengaruh-gaya-

pada.htm...kurniahikmah.blogspot.com/2011/.../percobaan-tentang-hukum-

hooke.h...

Abadi,Rinawan,2009 ; PR FISIKA Untukn SMA / MA kelas XI Semester 1. ; PT

Intan Pariwara

Bahan Ajar ELASTISITAS Asliprint

Documents

Transcript of Bahan Ajar ELASTISITAS Asliprint