PEGAS

Anita Dewi Permatasari, Dirfan Zabrian, Nurafrianah, Sulfianty*)

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA

Universitas Negeri Makassar 2015

Abstrak. Telah dilakukan eksperimen yang berjudul gaya pegas. Eksperimen ini bertujuan

mempelajari hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas, menentukan besar

konstanta elastisitas sistem pegas. Eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan

berupa beban + penggantung, Neraca ohauss 2610, pegas, statif + klem , dan mistar 100 cm.

Prinsip kerja kegiatan 1 adalah mengetahui hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan

panjang pegas dengan di ubahnya massa yang digantungkan hingga mencapai 7 beban. Kegiatan 2

terbagi menjadi dua yaitu untuk susunan seri dan paralel. Setelah dirangkai seperti susunannya,

kemudian pegas ditambahkan beban satu-persatu hingga mencapai 7 beban.Setelah dianalisis, hasil

yang kami dapatkan adalah untuk kegiatan 1 k =| |N.m-1

dan k =| |N.m-

1, sedangkan untuk kegiatan 2 yaitu, k = | | = | |N.m

-1 dan k = | | =

| |N.m-1

, Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa faktor yang mempengaruhi gaya

pegas ialah berbanding lurus dengan massa dan pertambahan panjang.

Kata Kunci : Paralel, Pegas, Seri

RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang

pegas?

2. Bagaimana cara menentukan konstanta elastisitas sistem pegas?

TUJUAN

1. Mempelajari hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang

pegas

2. Menentukan besar konstanta elastisitas system pegas

TEORI SINGKAT

Tinjau sebuah pegas tergantung vertikal yang digantungi beban massa pada ujung

bagian bawah seperti pada Gambar 8.1 berikut:

Gambar 8.1. Pengaruh gaya pada pegas

Posisi pegas sebelum ditarik atau ditekan oleh beban massa berada pada titik

kesetimbangan. Apabila pegas ditarik ke bawah dengan simpangan sebesar x kemudian

dilepaskan, maka pegas akan bergerak naik – turun di sekitar titik kesetimbangannya

secara berulang (periodik) selama simpangan tidak terlalu besar. Dengan kata lain, pegas

melakukan getaran. Getaran ini disebut gerak harmonis sederhana. Pegas dapat

melakukan gerak harmonik sederhana karena adanya gaya pegas yang berfungsi sebagai

gaya pemulih yang selalu melawan arah simpangan. Besarnya gaya pemulih ini

dinyatakan sebagai hukum Hooke :

F = - kx ………………………………….[8.1]

Susunan pegas terbagi dua, yaitu

1. RangkaianPegasSeri

Jika rangkaian seri maka konstanta pegas totalnya adalah

Gambar 8.2. Nilai k pada rangkaian pegas seri

jika ada n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya adalah

………………………. [8.3]

Posisi

kesetimbangan x

x

2. Rangkaian Pegas Pararel

Jika rangkaian pegas pararel maka total konstantanya sama dengan jumlah

seluruh konstanta pegas yang disusun pararel

Gambar 8.3. Nilai k pada rangkaian pegas pararel

kp = k1 + k2 + … + kn …………………………………..[8.4]

METODE EKSPERIMEN

Alat dan Bahan

1. Alat

a. Neraca Ohauss 311 gram 1 buah

b. Pegas 2 buah

c. Statif + klem 1 buah

d. Mistar 100 cm 1 buah

e. Penggantung 2 buah

2. Bahan

a. Beban 7 buah

Identifikasi Variable

Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Variabel Kontrol : Panjang awal pegas (cm)

Variabel Manipulasi : Massa (gram)

Variabel Respon : Pertambahan panjang pegas (cm)

Kegiatan 2. Menentukan konstanta pegas dari sistem pegas

Variabel Kontrol : Panjang awal pegas (cm)

Variabel Manipulasi : Massa (gram)

Variabel Respon : Pertambahan panjang pegas (cm)

Definisi Operasional Variabel

Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan Panjang awal

pegas adalah panjang awal pegas setelah ditambahkan beban pertama yang

dinyatakan sebagai lo dan dihitung dengan menggunakan mistar dengan satuan cm.

Massa dihitung dengan menggunakan Neraca Ohauss dengan satuan gram.

Pertambahan panjang pegas adalah pertambahan panjang pegas setelah ditambahkan

beban. Pertambahan panjang pegas diukur menggunakan mistar dengan satuan cm.

Kegiatan 2. Menentukan konstanta pegas dari sistem pegas. Panjang awal pegas

adalah panjang awal pegas setelah ditambahkan beban pertama yang dinyatakan

sebagai lo dan dihitung dengan menggunakan mistar dengan satuan cm. Massa

dihitung dengan menggunakan Neraca Ohauss dengan satuan gram. Pertambahan

panjang pegas adalah pertambahan panjang pegas setelah ditambahkan beban.

Pertambahan panjang pegas diukur menggunakan mistar dengan satuan cm.

Prosedur Kerja

Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Dirakit statif esuai dengan gambar. Balok pendukung dipasang pada batang statif.

Jepitan penahan dipasang pada balok pendukung, kemudian satu pegas spiral

digantungkan.Massa beban diukur dan 1 beban digantungkan pada pegas (Fo).

Panjang awal (lo) pegas diukur dan haslinya dicatat pada tabel.Ditambahkan 1 beban

dan panjang pegasnya (l) diukur. Hasil pengamatan dicatat ke dalam tabel. Langkah

ke-3 diulangi dengan setiap kali ditambahkan 1 beban agar tabel dilengkapi.

Kegiatan 2. Menentukan konstanta pegas dari sistem pegas.

Susunan Seri

Statif dirakit seperti pada kegiatan 1.Dua pegas yang identik sama disusun

dengan susunan seri kemudian dipasangkan pada statif. Panjang awal pegas diukur

dan dinyatakan sebagai lo. Satu beban digantungkan pada ujung pegas dan panjang

pegas diukur dan dinyatakan sebagai l. Haslinya dicatat di dalam tabel pengamatan.

Beban ditambahkan kemudian pertambahan panjangnya diukur minimal 5 kali,

haslinya dicatat dalam tabel pengamatan.

Susunan Paralel

Statif dirakit seperti pada kegiatan 1. Dua pegas yang identik sama

disusun dengan susunan paralel kemudian dipasangkan pada statif. Panjang awal

pegas diukur dan dinyatakan sebagai lo. Satu beban digantungkan pada ujung

pegas dan panjang pegas diukur dan dinyatakan sebagai l. Haslinya dicatat di

dalam tabel pengamatan. Beban ditambahkan kemudian pertambahan panjangnya

diukur minimal 5 kali, haslinya dicatat dalam tabel pengamatan.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

1. Hasil Pengamatan

Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Panjang awal pegas 1 = | | Panjang awal pegas 2 = | |

Tabel 1. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Pegas 1 Pegas 2

Kegiatan 2. Menentukan konstanta pegas dari sistem pegas.

Susunan Seri

Panjang awal pegas = | |

Massa beban

(gram) Panjang akhir (cm)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

Massa beban

(gram) Panjang akhir (cm)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

Tabel 2. Hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Massa Benda (gram) Panjang Akhir (cm)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

Susunan Paralel

Panjang awal pegas = | |

Tabel 3. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Massa Benda (gram) Panjang Akhir (cm)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

Analisis Data

kg

Gaya

|

|

| |

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

Konstanta pegas

|

| |

|

|

| |

|

|

| |

|

|

| |

|

|

|

Kegiatan 1

Pegas 1

Tabel 4. Hubungan antara Massa Beban (kg) dan Gaya (N)

Massa Beban (kg) Gaya (N)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

0.013, 0.3

0.041, 0.5

0.071, 0.7

0.099, 0.9

0.129, 1.1

0.164, 1.3

0.196, 1.5 y = 6.5563x + 0.2322 R² = 0.9987

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

F(N

)

∆x (m)

Grafik Hubungan Antara Gaya Pegas 1 F1 Dengan Pertambahan Panjang Pegas 1 Δx1

Panjang Awal Pegas 1 = | | = | | m

Tabel 5. Hasil panjang akhir (m) serta pertambahan panjang (m) pada pegas 1

Panjang Akhir (m) Pertambahan Panjang (m)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

`| | | |

Gambar 2.2. Grafik hubungan antara Gaya pegas 1 dan pertambahan panjang pegas

⁄

⁄

| | | | ⁄

Pegas 2

Panjang awal pegas 2 = | | = | |

Tabel 3. Hasil Panjang Akhir (m) Dan Pertambahan Panjang Δx (m) Pada Pegas 2

Panjang akhir (m) Pertambahan panjang Δx (m)

1. | | 1. | |

0.155, 0.3

0.175, 0.5

0.207, 0.7

0.235, 0.9

0.267, 1.1

0.3, 1.3

0.333, 1.5 y = 6.6111x - 0.6791

R² = 0.9964

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

F (N

)

X

F ( N )

2. | | 2. | |

3. | | 3. | |

| | | |

| | | |

6. | | 6. | |

7. | | 7. | |

Gambar 2.3. Grafik hubungan antara Gaya pegas 2 dan pertambahan panjang pegas

⁄

⁄

| | | | ⁄

Kegiatan 2. Menentukan Konstanta pegas dari sistem pegas

Tabel 7. Hubungan antara Massa Beban (kg) dan Gaya (N)

Massa Beban (kg) Gaya (N)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

0.049, 0.3

0.098, 0.5

0.159, 0.7

0.223, 0.9 0.292, 1.1

0.361, 1.3 0.42, 1.5

y = 3.1538x + 0.1782 R² = 0.998

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

F (N

)

Δx (m)

Susunan seri

Panjang Awal Pegas = | | cm = | | m

Tabel 7. Hasil panjang akhir (m) serta pertambahan panjang (m) pada seri pegas

Panjang Akhir (m) Pertambahan Panjang (m)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

Gambar 1.7. Grafik hubungan antara Gaya Pegas dan Pertambahan Panjang pada Seri Pegas

⁄

⁄

| | | | ⁄

Susunan Paralel

Panjang Awal Pegas = | | cm = | | m

Tabel 7. Hasil panjang akhir (m) serta pertambahan panjang (m) pada Paralel Pegas

Panjang Akhir (m) Pertambahan Panjang (m)

| | | |

| | | |

| | | |

| | | |

0.003, 0.3

0.0125, 0.5

0.0235, 0.7

0.037, 0.9

0.0485, 1.1

0.0665, 1.3

0.0835, 1.5 y = 14.776x + 0.3206

R² = 0.9882

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

F (N

)

∆x (m)

Grafik Hubungan antara Gaya F(N) dan ∆x (m) pada Paralel Pegas

| | | |

| | | |

| | | |

Gambar 1.8. Grafik hubungan antara Gaya Pegas dan Pertambahan Panjang pada Paralel

Pegas

⁄

⁄

| | | | ⁄

Besar Konstanta secara Teori :

Susunan Seri

⁄ ⁄

⁄ ⁄

⁄

⁄ ⁄

Susunan Paralel

⁄ ⁄ ⁄

Perbandingan konstanta yang diperoleh dan yang secara teori :

Perbandingan Konstanta Pegas Seri Konstanta Pegas Paralel

Nilai yang diperoleh dari

grafik ⁄ ⁄

Nilai yang diperoleh dari

teori ⁄ ⁄

PEMBAHASAN

Pada percobaan kali ini yaitu mengetahui grafik hubungan pegas dengan

pertambahanpanjang dengan menghitung massa beban, pertambahan panjang pegas .

Pertama yang harus di lakukan adalah mengukur massa beban yang akan digantungkan ke

penggantung. Sambil mengukur massa beban, dilakukan juga mengukur panjang awal

pegas. Kemudian menambahkan beban dan mengukur pertambahan panjang pegas.

Pada Kegiatan 1 sesuai dengan tujuan pertama yaitu menganalisis grafik hubungan

antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pada pegas itu sendiri, praktikan

melakukan pengukuran panjang awal pegas dan pertambahan panjang pegas dengan 7

beban yang dimasukkan satu-persatu, kemudian mencatat hasil pengukuran panjang pegas

setiap ditambahkan beban. Selanjutnya praktikan menganalisis data yang didapatkan

untuk Pegas 1 dan Pegas 2 untuk dibuatkan grafik. Grafik yang telah dibuat menghasilkan

sebuah persamaan Y, untuk pegas 1 yaitu y = 6.5563x + 0.2322 sehingga hasil yang

didapatkan adalah k1 = | | = | | ⁄ dan untuk pegas 2 yaitu y

= 6.6111x - 0.6791 sehingga hasil yang didapatkan k2 = | | = |

| ⁄ .

Kegiatan 2 praktikan menyusun pegas secara seri dan paralel kemudian mengukur

panjang awal dan pertambahan panjang pegas setiap ditambahkan beban satu per satu

dalam 7 beban yang digunakan. Pada percobaan seri kita menambahkan panjang pegas 1

dengan panjang pegas 2, sedangkan pada percobaan pararel kita menambahkan pegas 1

dan pegas 2 kemudian membagi 2 hasil pengukuran panjangnya, baik baik panjang awal

maupun akhir. Dan untuk ketidakpastian pengukuran panjang pada rangkaian pararel itu

dikali dengan 2 karena beban yang kita gunakan dalam percobaan ada 2 yang dibagi 2.

Selanjutnya data yang kita analisis dibuatkan grafik hubungan antara gaya dan

pertambahan panjang, sehingga diperoleh persamaan Y. Untuk susunan seri

sehingga diperoleh | | | | ⁄ dan

untuk susunan paralel y = 14.776x + 0.3206 sehingga diperoleh | |

| | ⁄ . Kemudian pada analisis data, praktikan membandingkan nilai

ksdan kp untuk terori dan hasil praktikum. Didapatkan hasil ksdan kp pada teori adalah ks =

⁄ dan kp = ⁄ . Sedangkan pada hasil praktikum nilai ks =

⁄ dan kp= ⁄ .

Perbedaan harga ksdan kp pada hasil perhitungan dengan teori dan hasil praktikum

disebabkan oleh kurang telitinya praktikan dalam mengukur panjang awal dan

pertambahan panjang pegas.

Selain kurang telitinya praktikan dalam mengukur panjang awal dan pertambahan

panjang pegas, ada beberapa hal lain yang menjadi implikasi pada percobaan ini. Faktor

yang pertama alat yang sudah berumur cukup lama dan agak rusak (pegas yang berkarat)

sehingga tidak bekerja baik pada saat percobaan.

SIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat di ambil pada eksperimen di atas adalah sebagai

berikut : Gaya pegas adalah gaya lenting pulih yaitu gaya untuk kembali ke keadaan semula,

gaya ini ditimbulkan oleh benda lentur yang mengalamipemampatan maupun perenggangan,

benda-benda yang memiliki gaya pegas misalnya per, busur panah, dan karet. semakin besar

gaya beban yang diberikan, semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan pegas untuk

mencapai lima kali ke atas ke bawah.menurut hukum Hooke bila sebuah pegas mengalami

perubahan panjang yang dikarenakan oleh gaya dari luar, melakukan gaya pegas yang

sebanding dengan perubahan panjang pegas dan konstanta pegas. Pegas ini dapat

menghasilkan gerak bolak-balik yang selaras. Faktor yang mempengaruhi gaya pegas ialah

berbanding lurus dengan gaya pegas dan berbanding terbalik dengan pertambahan panjang

pegas. Adapun gaya pegas didapatkan dari hasil massa beban dikali percepatan

gravitasi.Besar konstanta elastisitas sistem pegas bergantung pada jenis susunan pegas. Jika

susunan pegas seri, maka

. Jika susunan pegas paralel, maka kp = k1

+ k2 + .... + kn. dengan membandingkan hasil perhitungan teori dSengan praktikum, maka

didapatkan hasil ksdan kp pada teori adalah ks = ⁄ dan kp = ⁄ .

Sedangkan pada hasil praktikum harga ks = ⁄ dan kp= ⁄ .

REFESENSI

Laboratorium Fisika Dasar FMIPA UNM.2014. Penuntun Praktikum Fisika Dasar

Makassar.