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)
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)
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)
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:
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)
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)
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)
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
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)
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
n = Jumlah pegas
contoh soal
sumber :
Buku fisika SMA
إرسال تعليق