LEMBAR KERJA SISWA...
32
LKS ELASTISITAS Page 1 LEMBAR KERJA SISWA ELASTISITAS TUJUAN KEGIATAN MATERI PELAJARAN : HUKUM HOOKE DAN ELASTISITAS STANDAR KOMPETENSI : MENGANALISA GEJALA ALAM DAN KETERATURANNYA DALAM CAKUPAN MEKANIKA BENDA TITIK KOMPENSI DASAR : MENGANALISA HUBUHNGAN ANTARA GAYA PADA SIFAT ELASTISITAS BAHAN 1. Menentukan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang benda elastis (Pegas) 2. Menentukan Konstanta Gaya Pegas
Transcript of LEMBAR KERJA SISWA...
LKS ELASTISITAS Page 1
LEMBAR KERJA SISWA
ELASTISITAS
LEMBAR KERJA SISWA
( LKS 01)
TUJUAN KEGIATAN
MATERI PELAJARAN : HUKUM HOOKE DAN
ELASTISITAS
STANDAR KOMPETENSI : MENGANALISA GEJALA ALAM
DAN KETERATURANNYA DALAM
CAKUPAN MEKANIKA BENDA TITIK
KOMPENSI DASAR : MENGANALISA HUBUHNGAN
ANTARA GAYA PADA SIFAT
ELASTISITAS BAHAN
1. Menentukan hubungan antara gaya dan
pertambahan panjang benda elastis (Pegas)
2. Menentukan Konstanta Gaya Pegas
LKS ELASTISITAS Page 2
Jam Timbangan neraca
Kasur Shockbreaker
Alat olah raga
MANFAAT PEGAS DALAM
KEHIDUPAN SEHARI-HARI
LKS ELASTISITAS Page 3
Sifat Benda Elastis
Dan Non Elastis
1. Tujuan Percobaan
Untuk membedakan sifat benda elastis dan non elastis
2. Alat-alat Percobaan
Pegas Karet Gelang
Tanah Liat Plastisin Tembaga
LKS ELASTISITAS Page 4
3. TEORI
Jika pegas ditarik ke kanan maka pegas akan meregang dan
bertambah panjang (gambar 1). Jika gaya tarik tidak sangat besar,
ditemukan bahwa pertambahan panjang pegas sebanding dengan
besar gaya tarik (F). Dengan kata lain, semakin besar gaya tarik,
semakin besar pertambahan panjang pegas. Perbandingan besar gaya
tarik (F) terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan.
Perbandingan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang
pegas bernilai konstan, yang ditandai oleh kemiringan grafik yang
sama (gambar 2). Jika anda menarik karet gelang atau karet ban
sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. Setelah
tarikanmu dilepaskan, panjang karet kembali seperti
semula.Demikian juga ketika anda merentangkan pegas, pegas
tersebut bertambah panjang.Setelah dilepaskan, panjang pegas
kembali seperti semula. Pegas atau karet bertambah panjang ketika
ditarik dan panjangnya kembali seperti semula setelah tarikan
LKS ELASTISITAS Page 5
PRINSIP
dilepaskan karena pegas atau karet bersifat elastis. Elastis atau
elastisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke
bentuknya semula ketika gaya yang diberikan pada benda tersebut
dihilangkan. Pernah mengunyah permen karet? Jika permen karet
ditarik menggunakan kedua tangan anda, permen karet bertambah
panjang.Setelah tarikanmu dilepaskan, bentuk permen karet tetap
seperti itu atau panjang permen karet tidak kembali seperti
semula.Demikian juga plastisin, tanah liat dll.Benda-benda seperti
permen karet, plastisin dan tanah liat disebut sebagai benda plastis.
Benda elastis seperti pegas juga bisa berubah menjadi plastis jika
ditarik dengan gaya yang besar dan melewati batas elastisnya.
k merupakan konstanta pegas atau koofisien elastisitas pegas atau
ukuran kelenturan pegas. Jika besar gaya yang dikerjakan pada
pegas melewati batas elastisitas pegas maka setelah gaya
dihilangkan panjang pegas tidak kembali seperti semula. Hukum
hooke hanya berlaku hingga batas elastisitas. Batas elastisitas pegas
merupakan gaya maksimum yang dapat diberikan pada pegas
sebelum pegas berubah bentuk secara tetap dan panjang pegas tidak
dapat kembali seperti semula. Jika besar gaya terus bertambah maka
LKS ELASTISITAS Page 6
pegas rusak. Grafik berlakunya hukum Hooke, batas elastis, batas
plastis dan titik patah dapat dilihat pada gambar di bawah.
LKS ELASTISITAS Page 7
3. LANGKAH-LANGKAH
PERCOBAAN
a. Ambillah karet gelang, lalu berikan gaya (tarik) dan
amati apa yang terjadi (catat pada tabel)
b. Ambillah pegas, lalu berikan gaya (tarik) dan amati apa
yang terjadi (catat pada tabel )
LKS ELASTISITAS Page 8
c. Ambillah Tanah liat, lalu berikan gaya (tarik) dan amati
apa yang terjadi.lalu (catat pada tabel ). Manakah benda
yang tergolong elastis dan benda non elastis.
Catat hasil pengamatan pada tabel.
LKS ELASTISITAS Page 9
Tabel
Pengamatan
No Nama
benda
Sifat Benda Posisi Benda
Elastis Non
Elastis
Berubah
Bentuk
Bentuk
Asli
Benda
1 Karet
Gelang
2 Pegas
3 Tanah Liat
4 Kawat
Tembaga
5 Plastisin
LKS ELASTISITAS Page 10
4. Pertanyaan
a. Apakah yang dimaksud dengan elastisitas?
……………………………………………………
……………………………………………………
b. Mengapa benda-benda tersebut dapat berubah bentuk?
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
c. Sebutkan contoh-contoh benda lain yang memiliki
sifat elastis dan non elastis dalam kehidupan sehari-
hari?
………………………………………………………
.......…………………………………………………
5. Buatlah kesimpulan dari hasil percobaan diatas
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 11
Jelaskan percobaan yang
Membuktikan bahwa pegas
adalah contoh benda elastis
Membuktikan bahwa pegas adalah salah satu contoh
benda elastis
Alat-alat yang Digunakan
1. ………………………………………………….
2. ………………………………………………….
3. …………………………………………………..
4. ………………………………………………….
Langkah percobaan
Mula-mula pegas di
…………………………………………………….
……………………………………………………..
Setelah itu pegas diberi
…………………………………………………….
……………………………………………………..
LKS ELASTISITAS Page 12
Pemberian beban dimaksudkan sebagai pemberian
…………………………………………………………
kepada pegas. Gaya tersebut sebesar gaya ……………
…………………………………………………………
Setelah diberi gaya, ukuran pegas berubah, yaitu
Bertambah …………………………………………….
Berarti dengan diberi gaya bentuk pegas menjadi
…...……………………..………………………………
Selanjutnya beban dilepaskan, artinya pegas tidak lagi
dikenakan ……………………… ternyata bentuk pegas
kembali ke …………………………………………….
Berdasarkan yang telah dilakukan, ternyata jika pegas
diberi ………………..akan mengalami perubahan bentuk,
dan jika gaya dihilangkan pegas akan kembali ke
……………………. kenyataan ini membuktikan bahwa
pegas sebagai salah benda ………………
Manfaat pegas
LKS ELASTISITAS Page 13
Tegangan dan Regangan
Mari lanjutkan dengan belajar tentang tegangan dan
regangan
Tujuan Pembelajaran
Setelah kamu mempelajari tegangan , regangan,
dan modulus elastisitas kamu akan dapat
1. Menyebutkan pengertian tegangan suatu benda
2. Menyebutkan pengertian regangan suatubenda
3. Menjelaskan pengertian batas elastisitas benda
4. Mengukur tegangan benda
5. Mengukur regangan benda
6. Menentukan modulus elastisitas berdasarkan hasil
pengukuran tegangan dan regangan.
7. Menyelesaikan soal-soal: tegangan, regangan, dan
elastisitas.
LKS ELASTISITAS Page 14
Perhatikan demonstrasi yang dilakukan
guru
Jenis-jenis Perubahan Bentuk dan Hubungan
Antara Gaya dan Pertambahan panjang.
Tegangan , regangan dan modulus elastisitas.
Selanjutnya Jawablah pertanyaan-pertanyaan
berikut:
A. Sifat Elastisitas Bahan
1. Suatu benda dikatakan elastis jika
………………………………………………..
………………………………………………..
…………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 15
5. Besaran-besaran yang berhubungan dengan
keelastisitasan suatu benda:
a. Tegangan (Stress)
yaitu besarnya gaya yang bekerja tiap satu
satuan luas penampang.
penampangLuas
tarikGayaStress
A F
Atau: A
F (N/m
2)
b. Regangan (Strain)
LKS ELASTISITAS Page 16
yaitu perbandingan antara perubahan
panjang dengan panjang mula-mula benda.
...........................
panjangPerubahanStrain
atau: e
c. Modulus Young (E)
yaitu perbandingan antara tegangan dengan
regangan yang dialami suatu benda
Strain
StressYoungModulus
atau:
e
E (N/m2)
LKS ELASTISITAS Page 17
B. Teorema Hooke
“ Perubahan panjang pegas sebanding dengan
besarnya ……………………………………..
yang bekerja pada pegas”
xF ~
xkF .=
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
Δx = perubahan panjang pegas (m)
k = konstanta pegas (N/m)
LKS ELASTISITAS Page 18
C. Susunan Pegas
1. Susunan Seri
Pada susunan seri, gaya yang bekerja pada pegas
sama besar sehingga:
1111 .
kFxxkF
2222 .
kFxxkF
Perpanjangan total (x)
21 xxx
21 kF
kF
skF
Sehingga dapat disimpulkan:
.....................1 sk
F
k1
k2
LKS ELASTISITAS Page 19
2. Susunan Paralel
Pada susunan paralel, perubahan panjang pegas sama
besar, sehingga:
xkk
xkk
F
FF
xk
xk
F
F
)+(=
)+(=+
. =
. =
21
2121
2
1
2
1
Sementara itu xkF P . , sehingga dapat
disimpulkan:
.....................Pk
k1 k2
F
LKS ELASTISITAS Page 20
Setelah mengerti materi yang kamu pelajari, jawablah
pertanyaan-pertanyaan berikut
3. Suatu pegas spiral luas penampangnya 1 cm2, mula-
mula panjangnya 5 cm, setelah ditarik dengan gaya
5 N bertambah panjang, menjadi 6 cm.
Hitunglah regangan yang di alami pegas.
Penyelesaian
Regangan yang dialami pegas, sebagai berikut.
Panjang pegas mula-mula …………………………
Diberi gaya …………………………………………
Panjangnya menjadi …………………………………
Berarti terjadi pertambahan panjang sebesar = ………
– ………. = ………
Dengan demikian regangannya (e) =
…………………………………………………
4. Tegangan yang di alami pegas.
Tegangan yang dialami pegas adalah sebagai berikut.
Gaya tarik pada pegas = …………………………
Luas penampang pegas = ……………………….
Dengan demikian tegangan pegas adalah =
……………………………………………………
5. Modulus elastisitas pegas.
Modulus elastisitas pegas adalah
…………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 21
Keterampilan proses
Percobaan untuk mengukur tegangan
regangan, dan modulus elastisitas suatu pegas
Kegiatan Pralaboratorium
1. Jika kamu diberi satu pegas spiral seperti pada gambar,
dapatkah kamu menentukan modulus elastisitasnya?
LKS ELASTISITAS Page 22
Jawab:
……………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
Untuk membuktikan jawaban di atas (no.1), Buatlah
rencana percobaan untuk mengukur modulus
elastisitas pegas, dengan membuat langkah-langkah
percobaan.
Alat dan bahan yang diperlukan
1. ………………………………………….
2. ………………………………………….
3. ………………………………………….
4. ………………………………………….
5. ………………………………………….
6. ………………………………………….
7. ………………………………………….
8. …………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 23
Langkah percobaan
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 24
Tabel dan data hasil pengamatan
Panjang pegas mula-mula =
………………………….. cm
Diameter pegas = ……………………cm. Luas
penampang pegas = ……………….. cm2
………
…………… …………….. e
……………
…………… …………… …………
……………
…………… …………… …………
……………
…………… …………… …………
……………
…………… …………… …………
1. Grafik hasil pengamatan, dibuat menggunakan kertas
milimeter blok. Tariklah satu garis lurus dari titik
(0,0)sesuai dengan kecenderungan titik-titik
Koordinattegangan, regangan pegas. Lanjutkan
dengan menghitung koefisien garis berarah atau
gradiennya. Ternyata gradiennya …………………
Harga gradien ini tidak lain adalah ………………….
atau modulus Young.
LKS ELASTISITAS Page 25
2. Berdasarkan Tabel dan data hasil pengamatan.
Lukislah titik-titik perubahan dan e ke dalam grafik
Kartesius dengan pada sumbu tegak dan e pada
sumbu mendatar, buat lukisan tersebut pada kertas
milimeter blok, hasilnya tempelkan di dalam kotak .
3. Lukislah satu garis lurus yang kira-kira merupakan
kecenderungan perubahan dan e, dimulai dari
titik (0,0).
4. Gradien atau kemiringan garis yang kamu buat,
merupakan nilai ……………………., yaitu
sebesar……………………………. …………………
5. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang kamu
lakukan, berdasarkan hasil pengukuran-pengukuran
dan analisis data di atas, modulus elastisitas pegas
dapat diukur. Modulus elastisitas yang terukur
sebesar ……………………………………………..
………………………………………………………
………………………………………………………
………………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 26
MENGUKUR
PERTAMBAHAN
2.Alat-Alat Percobaan
1. Tujuan Percobaan
Menyelidiki pengaruh gaya tarik terhadap pertambahan
panjang pegas
Statif Pegas
Penggaris Beban 5 gram (5 buah)
LKS ELASTISITAS Page 27
3.Langkah-Langkahgkah
Percobaan
1. ………………………………………………………
2. ………………………………………………………
3. ………………………………………………………
4. ………………………………………………………
5. ………………………………………………………
6. ……………………………………………………..
7. ………………………………………………………
No
m
(kg)
Gaya
tarik
F = mg
(N)
Panjang
awal Xo
(m)
Panjang
akhir X
(m)
Pertambahan
Panjang ∆X=
X - Xo
m)
Konstanta
Pegas
K = F/∆X
(N/m)
LKS ELASTISITAS Page 28
Pertanyaan
a) Apa yang terjadi jika pegas diberi beban?
…………………………………………………
…………………………………………………
b) Mengapa pegas dapat bertambah panjang?
……………………………………………………
……………………………………………………
c) Bagaimankah bunyi dari hukum hooke serta
bagaimana rumusnya?
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
d) Hitunglah konstanta masing-masing pegas?
……………………………………………………
…………………………………………………..
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
…………………………………………………..
LKS ELASTISITAS Page 29
Kesimpulan hasil percoaan di atas
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
…………………………………………………
LKS ELASTISITAS Page 30
EVALUASI
1. Kawat logam panjangnya 80 cm dan luas penampang
5 mm2. Ujung yang satu diikat pada atap dan ujung
yang lain ditarik dengan gaya 50 N. Ternyata
panjangnya menjadi 82 cm. Tentukanlah:
a. tegangan kawat
b. regangan kawat
c. modulus elastisitas kawat
2. Kawat A dan B memiliki panjang dan luas
penampang yang sama, namun modulus Young
kawat A lebih besar daripada modulus Young kawat
B. Jika pada masing-masing kawat digantungkan
beban yang sama, kawat manakah yang mengalami
pertambahan panjang paling besar? Jelaskan
alasanmu !
3. 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?
4. Empat buah pegas memiliki konstanta masing-
masing sebesar k1 = 100 N/m,
LKS ELASTISITAS Page 31
k2= 200 N/m, k3= 300 N/m, k4 = 100 N/m. Ketiga
pegasnya disusun paralel dan kemudian diseri
dengan pegas lainnya sehingga susunannya seperti
pada gambar. Tentukan:
a. konstanta pegas pengganti,
b. pertambahan panjang susunan pegas
jika digantungkan beban dengan
massa M = 0,6 kg.
c. pertambahan panajang pegas k4!
Anggap g = 10 m/s2.
LKS ELASTISITAS Page 32
DAFTAR PUSTAKA
Foster, B. (2004). Fisika SMA Jilid 2A untuk kels XI. Jakarta : Erlangga
Holliday, D. (1999). Fisika. Jakarta: Erlangga
Kamajaya. (2007). Cerdas Belajar Fisika. Grafindo.
Kanginan, Martin. (2013). Fisika Untuk SMA Kelas X1. Erlangga
Subagja, H. (2015). Konsep dan Penerapan Fisika SMA/MA. Jakarta: Bumi
Aksara.
