Hukum Hooke Dan Elastisitas

SERI EBOOK GURUMUDA

Alexander San Lohat | http://www.gurumuda.com © 2008 ‐ 2009

1

Hukum Hooke dan Elastisitas

Edisi Kedua

Untuk SMA kelas XI

(Telah disesuaikan dengan KTSP)

Penulis

Alexander san lohat

(san)

Lisensi Dokumen : Copyright © 2008‐2009 GuruMuda.Com Seluruh dokumen di GuruMuda.Com dapat digunakan dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut penulis dan pernyataan copyright yang disertakan dalam setiap dokumen. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang, kecuali mendapatkan ijin terlebih dahulu dari GuruMuda.Com.

SERI EBOOK GURUMUDA


2

Contact Person

Anda bisa menghubungi saya melalui beberapa jalur di bawah :

Blog : http://www.gurumuda.com

Email : [email protected]

Testimonial dan Saran

Apapun pendapat anda mengenai tulisan saya, silahkan memberikan testimonial atau saran konstruktif demi pengembangan ebook ini menjadi lebih baik. Testimonial atau saran yang bersifat membangun

dari anda bisa dikirim ke email berikut :

[email protected]

Terima kasih atas partisipasi anda

SERI EBOOK GURUMUDA


3

Materi Pembelajaran :


Tujuan Pembelajaran :

Kompetensi Dasar :

Menganalisis pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan

Indikator :

a. Mendeskripsikan karakteristik gaya pada benda elastis berdasarkan grafik

b. Mengidentifikasi Modulus Elastisitas dan konstanta gaya

c. Menganalisis susunan pegas seri dan paralel

Tujuan pembelajaran di atas merupakan tuntutan dari Depdiknas RI dalam KTSP. Jadi dirimu harus mencapai Kompetensi Dasar dan Indikator tersebut. Kalau tidak bisa, ntar dapat nilai merah :) alias tidak lulus. Nah, kali ini Gurumuda membimbing dirimu untuk bisa mencapai tujuan pembelajaran di atas.

Selamat Belajar ☺

SERI EBOOK GURUMUDA


4


Pernakah dirimu melihat alat yang tampak pada gambar ini ? wah, hari gini belum itu adalah gambar pegas. Nyamannya kehidupan kita tidak terlepas dari bantuan pegas, walaupun kadang tidak kita sadari. Ketika dirimu mengendarai sepeda motor atau berada dalam sebuah mobil yang sedang bergerak di jalan yang permukaannya tidak rata alias jalan berlubang, pegas membantu meredam kejutan sehingga dirimu merasa sangat nyaman berada dalam mobil atau ketika berada di atas sepeda motor. Apabila setiap kendaraan yang anda tumpangi tidak memiliki pegas, gurumuda yakin perjalanan anda akan sangat melelahkan, apalagi ketika menempuh perjalanan yang jauh. Ketika turun dari mobil langsung meringis

kesakitan karena terserang encok dan pegal linu pegas tidak hanya dimanfaatkan di mobil atau sepeda motor, tetapi pada semua kendaraan yang selalu kita gunakan. Selengkapnya akan kita kupas tuntas pada akhir tulisan ini. Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis. Contoh benda elastis lainnya adalah karet mainan

(kalo karet pasti tahu ). Btw, elastis itu apa ya ? terus apa hubungan antara elastis dan hukum Hooke ? Nah, sekarang bersiap‐siaplah untuk melakukan pertempuran dengan ilmu fisika. Siapkanlah amunisi sebanyak‐banyaknya; sapu tangan atau tisu untuk ngelap keringat, obak sakit kepala dkk… Selamat belajar ya, semoga dirimu memenangi pertempuran ini

Elastisitas

Ketika dirimu menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. silahkan dicoba kalau tidak percaya. Jika tarikanmu dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika dirimu merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang. tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti semula. Apabila di laboratorium sekolah anda terdapat pegas, silahkan melakukan pembuktian ini. Regangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan maka panjang pegas akan kembali seperti semula. Mengapa demikian ? hal itu disebabkan karena benda‐benda tersebut memiliki sifat elastis. Elastis atau elastsisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk benda tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan perubahan bentuk adalah pertambahan panjang.

Perlu anda ketahui bahwa gaya yang diberikan juga memiliki batas‐batas tertentu. Sebuah karet bisa putus jika gaya tarik yang diberikan sangat besar, melawati batas elastisitasnya. Demikian juga sebuah pegas tidak akan kembali ke bentuk semula jika diregangkan dengan gaya yang sangat besar. Jadi benda‐benda elastis tersebut memiliki batas elastisitas. Batas elastis itu apa ? lalu bagaimana kita bisa mengetahui hubungan antara besarnya gaya yang diberikan dan perubahan panjang minimum sebuah

SERI EBOOK GURUMUDA


5

benda elastis agar benda tersebut bisa kembali ke bentuk semula ? untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita berkenalan dengan paman Hooke.

Hukum Hooke

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 (gambar b).

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 (gambar c).

SERI EBOOK GURUMUDA


6

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, seperti yang tampak pada gambar di bawah.

SERI EBOOK GURUMUDA


7

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. Perbandingan ini dinyatakan dengan persamaan :

LkF Δ=

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

SERI EBOOK GURUMUDA


8

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 :

LkF Δ=

kFL =Δ

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 (Lo) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A). Kalau dirimu bingung dengan panjang mula‐mula atau luas penampang, coba amati gambar di bawah ini terlebih dahulu.

Dah paham panjang mula‐mula (Lo) dan luas penampang (A) ?... Lanjut ya …

SERI EBOOK GURUMUDA


9

Karena oLL ∝Δ dan A

L 1∝Δ maka persamaan

kFL =Δ dapat ditulis menjadi :

EALFL o 1

=Δ

oLAF

EL 1=Δ

Keterangan :

LΔ = pertambahan panjang akibat adanya gaya (F)

Lo = panjang benda mula‐mula

A = luas penampang

E1= konstanta perbandingan alias modulus elastis alias modulus young

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 (F/A).

Tegangan

Gaya per satuan Luas disebut juga sebagai tegangan. Secara matematis ditulis :

LuasGayaTegangan =

AF

=σ

Satuan tegangan adalah N/m2 (Newton per meter kuadrat)

SERI EBOOK GURUMUDA


10

Regangan

Regangan merupakan perbandingan antara perubahan panjang dengan panjang awal. Secara matematis ditulis :

lPanjangAwaanjangPerubahanPgangan =Re

oLLe Δ

=

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 :

oLAF

EL 1=Δ

AFE

LL

o

=Δ

oLL

AF

EΔ

=

Karena

AF

= tegangan dan oLLΔ = regangan, maka :

ganganTeganganERe

=

eE σ=

Ini adalah persamaan matematis dari Modulus Elastis (E) alias modulus Young (Y). Jadi modulus elastis sebanding dengan Tegangan dan berbanding terbalik Regangan.

SERI EBOOK GURUMUDA


11

Di bawah ini adalah daftar modulus elastis dari berbagai jenis benda padat :

Benda padat Modulus elastisitas (N/m2) Baja 200 x 109 Besi, gips 100 x 109 Kuningan 100 x 109 Aluminium 70 x 109 Marmer 50 x 109 Granit 45 x 109 Beton 20 x 109 Tulang (Tungkai) 15 x 109 Batu bata 14 x 109 Nilon 5 x 109 Kayu (pinus) Sejajar dengan urat kayu 10 x 109 Tegak lurus urat kayu 1 x 109

SERI EBOOK GURUMUDA


12

SERI EBOOK GURUMUDA


13

Tarikan, Tekanan dan Geseran

Pada pembahasan sebelumnya, kita telah belajar mengenai Hukum Hooke dan Elastisitas. Sekarang, mari kita pelajari secara lebih mendalam mengenai perubahan bentuk benda ketika diberikan gaya. Apabila sebuah benda diberikan dua gaya sejajar yang sama besar tetapi berlawanan arah, di mana masing‐masing gaya bekerja pada kedua ujung benda maka bentuk benda akan berubah. Dalam kehidupan sehari‐hari, terdapat tiga jenis perubahan bentuk benda akibat adanya gaya tersebut. Mari kita tinjau ketiga jenis perubahan bentuk ini…

Tarikan

Jika sebuah benda digantungkan secara vertikal dan pada ujung bawah benda dikenai gaya, maka benda akan mengalami pertambahan panjang (Amati gambar di bawah). Amati bahwa pada ujung bawah benda tersebut bekerja sebuah gaya luar yang arahnya ke bawah. pada kondisi ini benda berada dalam kesetimbangan setelah bertambah panjang sejauh delta L. Berdasarkan hukum II Newton, jika sebuah benda berada dalam kesetimbangan, maka pasti ada gaya ke atas yang mengimbangi gaya ke bawah yang bekerja pada ujung bawah benda. Lalu apa yang memberikan gaya ke atas ? bisa kita tebak, gaya tersebut pasti diberikan oleh ujung atas benda tersebut. Dengan demikian, ketika sebuah benda diberikan gaya luar maka akan timbul gaya dalam alias gaya internal pada benda itu sendiri. Ini adalah gaya tegangan. (Ingat kembali pembahasan mengenai tegangan tali pada pokok bahasan hukum Newton). Kedua gaya ini bukan aksi reaksi, karena bekerja pada benda yang sama.

Benda di atas dikatakan mengalami tarikan atau tegangan tarik. Perubahan bentuk benda di atas dinamakan regangan. Regangan merupakan perubahan bentuk benda yang terjadi jika dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah diberikan pada kedua ujung benda, dengan arah menjahui benda, sehingga benda bertambah panjang sejauh delta L. Regangan alias perubahan bentuk yang disebabkan oleh tegangan tarik merupakan salah satu jenis tegangan yang dialami benda.

SERI EBOOK GURUMUDA


14

Tekanan

Selain tegangan tarik, terdapat jenis tegangan lain yang dikenal dengan julukan tegangan tekan. Tegangan tekan berlawanan dengan tegangan tarik. Jika pada tegangan tarik, arah kedua gaya menjahui ujung benda (kedua gaya saling manjahui), maka pada tegangan tekan, arah kedua gaya saling mendekati. Dengan kata lain benda tidak ditarik tetapi ditekan (gaya‐gaya bekerja di dalam benda). Silahkan amati gambar di bawah untuk menambah pemahaman anda.

Perubahan bentuk benda yang disebabkan oleh tegangan tekan dinamakan mampatan. Tiang‐tiang yang menopang beban, seperti tiang bangunan mengalami tegangan tekan.

Geseran

Selain tegangan tarik dan tegangan tekan, terdapat juga tegangan geser. Suatu benda mengalami tegangan geser apabila pada benda tersebut bekerja dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah, di mana gaya tersebut melintasi sisi yang berlawanan. Amati gambar di bawah.

Untuk menghitung tegangan geser, kita dapat menggunakan persamaan yang telah kita turunkan pada pembahasan Hukum Hooke dan elastisitas.

Ini persamaannya :

SERI EBOOK GURUMUDA


15

oLAF

EL 1=Δ

Persamaan ini harus kita modifikasi dan disesuaikan dengan perubahan bentuk benda seperti tampak pada gambar di atas.

LΔ , oL dan A harus disesuaikan dengan kasus ini. A adalah luas permukaan yang sejajar dengan gaya

(tidak tegak lurus seperti tarikan atau tekanan), dan LΔ tegak lurus terhadap oL . Modulus elastis (E)

pada kasus ini diganti dengan modulus geser (G). Dengan demikian, persamaan di atas bisa kita tulis ulang menjadi :

oLAF

GL 1=Δ

Persamaan ini menyatakan hubungan antara perubahan bentuk benda dengan gaya yang diberikan pada benda tersebut.

Agar lebih memahami persoalan ini, dirimu bisa mencoba menekan sambil mendorong buku yang tebal. Jika gaya yang anda berikan sejajar dengan permukaan buku, maka buku akan berubah bentuk seperti gambar di atas. Semakin tebal buku, semakin jauh buku tersebut bergeser dibandingkan dengan buku yang kurang tebal (untuk besar gaya geser yang sama). Pada buku yang anda berikan gaya geser, bekerja dua gaya geser yang saling mengimbangi, di mana besar gaya geser tersebut sama, hanya arahnya berlawanan (lihat gambar di bawah). Benda persegi panjang yang mengalami pergeseran tidak akan berada dalam keadaan setimbang akibat kedua gaya geser tersebut, karena akan ada gaya total. Dalam kenyataannya, ketika kita memberikan gaya geser pada buku yang tebal, misalnya, buku tersebut mengalami pergeseran dan berada dalam kesetimbangan. Dengan demikian, pada buku tersebut bekerja juga dua gaya lain, yakni gaya vertikal yang arahnya ke atas dan gaya vertikal yang arahnya ke bawah, sebagaimana tanpak pada gambar di bawah.

Wah , ada buku yang kaya balok kalo di sekolahmu ga ada buku yang tebal, ntar kuliah pasti banyak…. buat lempar tikus aja tikusnya bisa mati

SERI EBOOK GURUMUDA


16

Berikut ini daftar modulus geser dari berbagai jenis benda padat.

Benda padat Modulus geser (N/m2) Baja 80 x 109 Tulang 80 x 109 Besi, Gips 40 x 109 Kuningan 35 x 109 Aluminium 25 x 109

Patahan

Ketika tegangan yang dialami suatu benda padat terlalu besar (baik tegangan tarik, tegangan tekan maupun tegangan geser), maka benda akan mengalami patahan (patah). Setiap benda memiliki nilai tegangan maksimum. Besar tegangan tarik, tegangan tekan mapun tegangan geser untuk setiap benda berbeda‐beda. Bisa dihitung dengan persamaan tegangan yang telah kita turunkan sebelumnya dan disesuaikan dengan jenis tegangan (tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser).

Jadi tegangan yang dialami benda padat tidak boleh melebihi batas tegangan maksimum. Jika tegangan yang dialami benda melebihi batas tegangan maksimum maka benda padat tersebut akan patah. Hal ini harus diperhitungkan secara saksama apabila dirimu berencana membuat bangunan dkk (ih, pingin jadi arsitek… makanya rajin belajar fisika)

SERI EBOOK GURUMUDA


17

Penerapan Elastisitas dalam kehidupan sehari‐hari

Pada awal penjelasan mengenai hukum Hooke, gurumuda telah berjanji akan membahas mengenai aplikasi elastisitas dalam kehidupan sehari‐hari. Nah, berikut ini beberapa penerapan elastisitas dalam kehidupan kita.

Kita mulai dari teknologi yang sering kita gunakan, yaitu sepeda motor atau mobil.

Gambar disamping ini adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Istilah kerennya pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas

meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah dirancang untuk mampu menahan gaya berat sampai batas tertentu. Jika gaya berat yang menekan pegas melewati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan sifat elastisitas pegas akan hilang. Oleh karena itu saran dari gurumuda, agar pegas sepeda motor‐mu awet muda, maka sebaiknya jangan ditumpangi lebih dari tiga orang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas (biasanya dua orang).

Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk. (gambar kiri ‐ per mobil)

Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi (wah, gurumuda belum punya gambar ). Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum I Newton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (dan penumpang) cenderung untuk terus bergerak lurus. Nah, ketika pengemudi bergerak maju, kolom setir tertekan sehingga pegas memendek dan bergeser miring. Dengan demikian, benturan antara dada pengemudi dan setir dapat dihindari.

Karet Ketapel

Nah, contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel. Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik). Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapel akan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan.

SERI EBOOK GURUMUDA


18

Kasur Pegas

Contoh lain adalah kasur pegas. Ketika dirimu duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur.

Dinamometer

Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? mudah‐mudahan di laboratorium fisika sekolah anda ada. Dinamometer, sebagaimana tampak pada gambar di samping adalah alat pengukur gaya. Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya pada percobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gaya gesekan. Ujung pegas anda kaitkan dengan sebuah benda bermassa. Ketika benda ditarik, maka pegas meregang. Regangan

pegas tersebut menunjukkan ukuran gaya, di mana besar gaya ditunjukkan oleh jarum pada skala yang terdapat pada samping pegas.

Timbangan

Pernahkah anda mengukur berat badan ? timbangan yang anda gunakan untuk mengukur berat badan (dalam fisika, berat yang dimaksudkan di sini adalah massa)

juga memanfaatkan bantuan pegas. Pegas lagi, pegas lagi… hidup kita selalu ditemani oleh pegas. Neraca pegas yang digunakan untuk mengukur berat badan,

terdapat juga neraca pegas yang lain (gambar kanan ‐ neraca pegas buah)

Masih ada contoh lain yang berkaian dengan elastisitas pegas. Pernah fitness ? bagi pria‐pria perkasa yang terlihat macho dengan otot lengan yang kuat dan dada bidang

, pasti pernah menggunakan alat tersebut. wah, ayo tebak… alat apakah itu ? alat tersebut terbuat dari pegas. Yang ini PR ya ? sekali‐sekali gurumuda ngasih PR‐lah…

SERI EBOOK GURUMUDA


19

Penerapan elastisitas benda padat pada konstruksi bangunan

Ada yang bercita‐cita menjadi arsitek atau ahli bangunan ? pahami penjelasan ini secara baik ya, sebagai bekal di hari tua

Pada pembahasan mengenai tarikan, tekanan dan geseran, kita telah belajar mengenai perubahan bentuk pada setiap benda padat akibat adanya tegangan yang dialami benda tersebut. Ketika sebuah benda diberikan gaya luar maka akan timbul gaya dalam alias gaya internal pada benda itu sendiri. Ini adalah gaya tegangan yang telah dijelaskan panjang lebar oleh gurumuda sebelumnya.

Salah satu pemanfaatan sifat elastisitas benda padat dalam konstruksi bangunan adalah berkaitan dengan teknik memperluas ruangan. Berikut ini beberapa cara yang digunakan ahli bangunan dalam memperluas ruang sebuah bangunan (rumah, dkk). Mari kita bahas satu persatu….

Tiang dan Balok penyanggah pada pintu

Setiap rumah atau bangunan lainnya pasti memiliki pintu atau penghubung ruangan yang bentuknya seperti gambar di bawah. Kebanyakan bangunan menggunakan batu dan bata sebagai bahan dasar (disertai campuran semen dan pasir).

Persoalannya, batu dan bata sangat lemah terhadap tarikan dan geseran walaupun kuat terhadap tekanan. Dirimu bisa membuktikan hal ini. Jika disekitar tempatmu terdapat batu dan bata, jika batu dan bata ditumpuk (disusun secara vertikal) dalam jumlah banyak, batu dan bata tidak mudah patah (bentuknya tetap seperti semula). Dalam hal ini batu dan bata sangat kuat terhadap tekanan. Tetapi jika batu dan bata mengalami tegangan tarik dan tegangan geser, batu dan bata mudah patah. Oleh karena itu digunakan balok untuk mengatasi masalah ini. Balok mampu mengatasi tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Jika anda amati balok penyanggah pada pintu rumah, tampak bahwa balok tersebut tidak berubah bentuk. Sebenarnya terdapat perubahan bentuk balok (amati gambar di bawah), hanya perubahannya sangat kecil sehingga tidak tampak ketika dilihat dari jauh. Bagian atas balok mengalami mampatan akibat adanya tegangan tekan yang disebabkan beban di atasnya (batu dan bata dkk), sedangkan bagian bawah balok mengalami pertambahan panjang (akibat tegangan tarik). Tegangan geser terjadi di dalam balok.

SERI EBOOK GURUMUDA


20

Lengkungan setengah lingkaran

Pernahkah dirimu melihat pintu atau penhubung ruang sebuah bangunan seperti tampak pada gambar di bawah ? lengkungan setengah lingkaran ini pertama kali diperkenalkan oleh orang romawi. Apabila dirancang dengan baik maka batu‐batu yang disusun melengkung mengalami tegangan tekan (batu‐batu saling berdempetan) sehingga dapat menahan beban berat yang ada di atasnya. Ingat ya, batu sangat kuat terhadap tekanan.

Sekian ya, kalo dirimu belum paham, coba baca kembali secara perlahan‐lahan. Saran dari gurumuda, sebaiknya baca semua materi secara berurutan seperti yang telah gurumuda urutkan di bawah. Alasannya, setiap konsep yang dijelaskan sebelumnya sangat penting untuk pembahasan berikutnya. Kalo dirimu belum pelajari pembahasan sebelumnya, ntar malah gak nyambung…..

SERI EBOOK GURUMUDA


21

Referensi :

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik‐Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Hukum Hooke Dan Elastisitas

Documents

Transcript of Hukum Hooke Dan Elastisitas