PEMAHAMAN HUKUM HOOKE DAN ELASTISITAS

HUKUM HOOKE & ELASTISITAS

Pengertian Hukum Hooke

Hukum Hooke dan elastisitas adalah dua istilah yang saling berkaitan. Untuk memahami arti kata elastisitas, banyak orang menganalogikan istilah tersebut dengan benda-benda yang terbuat dari karet, walaupun pada dasarnya tidak semua benda dengan bahan dasar karet bersifat elastis.

Hukum Hooke adalah gagasan yang diperkenalkan oleh Robert Hooke yang menyelidiki hubungan antar gaya yang bekerja pada sebuah pegas/benda elastis lainnya supaya benda tersebut dapat kembali ke bentuk semua atau tidak melampaui batas elastisitasnya.

Elastisitas yaitu kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awal sesudah gaya pada benda tersebut dihilangkan. Keadaan dimana suatu benda tidak bisa lagi kembali ke bentuk semula akibat gaya yang diberikan terhadap benda terlalu besar disebut sebagai batas elastis.

Pengaplikasian

Kita ambil dua contoh karet gelang dan peren karet. Bila karet gelang tersebut ditarik, maka panjangnya akan terus bertambah sampai batas tertentu. Kemudian, Jika tarikan dilepaskan panjang karet gelang akan kembali seperti semula.

Berbeda halnya dengan permen karet, Bila ditarik panjangnya akan terus bertambah sampai batas tertentu tapi jika tarikan dilepaskan panjang permen karet tidak akan kembali seperti semula. Hal ini bisa terjadi karena karet gelang sifatnya elastis sedangkan permen karet bersifat plastis.

Tapi, jika karet gelang ditarik terus menerus adakalanya bentuk kareng gelang tidak kembali seperti semula yang artinya sifat elastisnya sudah hilang. Sehingga diperlu tingkat kejelian yang tinggi untuk menggolongkan mana benda yang sifatnya elastis dan plastis.

Bunyi Hukum Hooke

Hukum Hooke berbunyi bahwa besarnya gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan pertambahan panjang bendanya. Tentu hal ini berlaku padan beda yang elastis (dapat merenggang).

Besaran Dan Rumus Dalam Hukum Hooke Dan Elastisitas

1. Tegangan

Tegangan adalah suatu keadaan dimana sebuah benda mengalami pertambahan panjang ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya sedangkan ujung lainnya ditahan. Contohnya. seutas kawat dengan luas penampang x m2, dengan panjang mula-mula x meter ditarik

dengan gaya sebesar N pada salah satu ujungnya sedangkan pada ujung yang lain ditahan maka kawat akan mengalami pertambahan panjang sebesar x meter. Fenomena ini mengambarkan suatu tegangan yang mana dalam fisika disimbolkan dengan σ dan secara matematis bisa ditulis seperti berikut ini.

Keterangan:
F = Gaya (N)
A = Luas penampang (m2)
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)

2. Regangan

Regangan adalah suatu perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dengan panjang awal kawat dalam x meter. Regangan ini bisa terjadi dikarenakan gaya yang diberikan pada benda ataupun kawat tersebut dihilangkan, sehingga kawat kembali ke bentuk awal.

Hubungan ini secara matematis bisa dituliskan seperti berikut ini :

Keterangan:
e = Regangan
ΔL = Pertambahan panjang (m)
Lo = Panjang mula-mula (m)

3. Modulus Elastisitas (Modulus Young)

Dalam fisika, modulus elastisitas disimbolkan dengan E. Modulus elastisitas menggambarkan suatu perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami bahan. Dengan kata lain, modulus elastis sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik regangan.

Keterangan:
E = Modulus elastisitas (N/m)
e = Regangan
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)

4. Mampatan

Mampatan adalah suatu keadaan yang hampir serupa dengan regangan. Perbedaannya terletak pada arah perpindahan molekul benda sesudah diberi gaya. Berbeda halnya pada regangan dimana molekul benda akan terdorong keluar setelah diberi gaya. Pada mampatan, sesudah diberi gaya, molekul benda akan terdorong ke dalam (memampat).

5. Hubungan Antara Gaya Tarik dan Modulus Elastisitas

Bila ditulis secara matematis, hubungan antara gaya tarik dan modulus elastisitas meliputi:

rumus-hubungan-antara-gaya-tarik-dan-modulus-elastisitas

Keterangan:
F = Gaya (N)
E = Modulus elastisitas (N/m)
e = Regangan
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
A = Luas penampang (m2)
E = Modulus elastisitas (N/m)
ΔL = Pertambahan panjang (m)
Lo = Panjang mula-mula (m)

6. Hukum Hooke

Hukum Hooke menyatakan bahwa “bila gaya tari tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya”. Secara matematis ditulis sebagai berikut.

Keterangan:
F = Gaya luar yang diberikan (N)
k = Konstanta pegas (N/m)
Δx = Pertanbahan panjang pegas dari posisi normalnya (m)

Hukum Hooke untuk Susuna Pegas

6a. Susunan Seri

Jika dua buah pegas yang mempunyai tetapan pegas yang sama dirangkaikan secara seri, maka panjang pegas menjadi 2x. Oleh sebab itu, persamaan pegasnya yaitu sebagai berikut :

Keterangan:
Ks = Persamaan pegas
k = Konstanta pegas (N/m)

Sedangkan persamaan untuk n pegas yang tetapannya dan disusun seri ditulis seperti berikut ini.

Keterangan:
n = Jumlah pegas

6b. Susunan Paralel

Jika pegas disusun secara paralel, panjang pegas akan tetap seperti semula, sedangkan luas penampangnya menjadi lebih 2x dari semula bila pegas disusun 2 buah. Adapun persamaan pegas untuk dua pegas yang disusun secara paralel, yaitu:

Keterangan:
Kp = Persamaan pegas susunan paralel
k = Konstanta pegas (N/m)

Sedangkan persamaan untuk n pegas yang tetapannya sama dan disusun secara paralel, akan dihasilkan pegas yang lebih kuat karena tetapan pegasnya menjadi lebih besar. Persamaan pegasnya dapat ditulis sebagai berikut.

Keterangan:
n = Jumlah pegas

contoh soal

sumber :
Buku fisika SMA