PERCOBAAN I
A. Tujuan Percobaan
Mengamati gaya pegas
B. Alat dan Bahan
1. pegas;
2. statif;
3. neraca pegas;
4. penggaris.
C. Dasar Teori
Hukum Hooke Pada Pegas
Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan sutu hokum fisika yang menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan yang diberikan pada benda. Secara matematis, hokum Hooke ini dapat dituliskan sebagai
F= k . x
Dengan
F = gaya yang dikerjakan (N)
x = pertambahan panjang (m)
k = konstanta gaya (N/m)
(Bob Foster, 2004:122-123)
Pegas merupakan salah satu contoh benda 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 kita 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. 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.
Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan sutu hokum fisika yang menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh suatu gaya. Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan yang diberikan pada benda. Secara matematis, hokum Hooke ini dapat dituliskan sebagai
F= k . x
Dengan
F = gaya yang dikerjakan (N)
x = pertambahan panjang (m)
k = konstanta gaya (N/m)
(Bob Foster, 2004:122-123)
Pegas merupakan salah satu contoh benda 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 kita 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. 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).
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 :
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.
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).
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 :
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.
Sebuah pegas yang digantung vertikal ke bawah ujungnya diberi beban m ditarik dengan gaya F sehingga pegas bertambah panjang sebesar x, kemudian gaya dilepas, maka beban bersama ujung pegas akan mengalami gerak harmonik dengan periode :
T = periode (s)
f = frekuensi pegas (Hz)
m = massa beban (kg)
Ï€ = 22/7 atau 3,14
k = konstanta pegas (N/m)
Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu :
F = k y
Pada pegas :
F = m a = mπ2 y = m y
T = periode (s)
f = frekuensi pegas (Hz)
m = massa beban (kg)
Ï€ = 22/7 atau 3,14
k = konstanta pegas (N/m)
Nilai k dapat dicari dengan rumus hukum Hooke yaitu :
F = k y
Pada pegas :
F = m a = mπ2 y = m y
1. Ukurlah panjang pegas mula-mula. Catat hasilnya dalam tabel.
2. Kaitkan salah satu ujung pegas pada sebuah tempat yang stabil secara horizontal. Pada ujung yang lain, kaitan neraca pegas yang telah anda siapkan
3. Tariklah neraca pegas dengan gaya sebesar 1N, 2N ,3N, 4N,5N. Mintalah teman anda mencatat perubahan panjang pegas pada setiap tarikan.
E. Analisa Percobaan
Tabel hasil percobaan
| Panjang awal (L0) | Besar gaya (N) | Panjang akhir (L1) | Perubahan panjang (ΔL) | Konstanta pegas (k) |
| 17,3 cm | 1 | 29,4 cm | 12,1 cm | 82,6446 |
| 17,3 cm | 2 | 41,3 cm | 24 cm | 83,3333 |
| 17,3 cm | 3 | 53,2 cm | 35,9 cm | 83,5654 |
| 17,3 cm | 4 | 65,3 cm | 48 cm | 83,3333 |
| 17,3 cm | 5 | 77,3 cm | 60 cm | 83,3333 |
ΔL = L0 – L1 = 29,4cm – 17,3cm = 12,1cm = 0,121 m
F = G × M = 10 × 1 = 10
K = F × Î”L = 10 ÷ 0,121 = 82,6446 N/M
ΔL = L0 – L1 = 41,3cm – 17,3cm = 24cm =0,24 m
F = G × M = 10 × 2 = 20
K = F × Î”L = 20 ÷ 0.24 = 83,3333 N/M
ΔL = L0 – L1 = 53,2cm – 17,3cm = 35,9cm = 0,359 m
F = G × M = 10 × 3 = 30
K = F × Î”L = 30 ÷ 0,359 = 83,5654 N/M
ΔL = L0 – L1 = 65,3cm – 17,3cm = 48cm = 0,48 m
F = G × M = 10 × 4 = 40
K = F × Î”L = 40 ÷ 0,48 = 83,3333 N/M
ΔL = L0 – L1 = 77,3cm – 17,3cm = 60cm = 0,60 m
F = G × M = 10 × 5 = 50
K = F × Î”L = 50 ÷ 0,60 = 83,3333 N/M
Rata-rata konstanta pegas
=82,6446+83,3333+83,5654+83,3333+83,3333÷5
=410,2099÷5
=83,24198
Grafik hasil Percobaan
F. Pertanyaan dan Jawaban
Pertanyaan
1. Bagaimana perubahan panjang pegas jika gaya yang dikerahkan semakin besar?
2. Dari tabel yang telah anda isi, gambarlah sebuah grafik yang menjelaskan hubungan gaya dan perubahan panjang.
3. Jelaskan grafik yang anda gambar pada soal nomor 2.
4. Apakah yang terjadi dengan pegas jika gaya terus-menerus diperbesar?
5. Apakah yang dimaksud dengan fase elastisitas bahan
Jawaban
1. Jika gaya yang dikerahkan semakin besar maka erubah panjang pegasnya lama-kelamaan akan semakin besar
2. Grafik hubungan gaya dan perubahan panjang
3. Bila gaya yang diberikan ke pada pegas bertambah besar maka pegas tersebut akan bertambah panjang
4. Pegas akan semakin merenggang dan besar gaya yang di berikan akan bertambah
5. Sifat mekanik bahan yang menunjukkan derajat deformasi plastis yang terjadi sebelum suatu bahanputus atau gagal pada uji tarik .
G. Kesimpulan dan Saran
Dari percobaan yang telah kami lakukan dengan menggunakan pegas. Kami dapat menyimpulkan apabila gaya diberikan ke pada pegas maka pegas tersebut akan bertambah panjang.
Dalam melakukan percobaan ini harus dilakukan scara berulang-ulang, karena jika hanya melakukan satu kali percobaan , tingkat ketepatan akan berkurang. Dan disaat inilah meniliti berat dan panjang mata kita harus lebih jeli dan sigap.
H. Daftar Pustaka
(http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/)
Foster,Bob. 2004. Fisika SMA Terpadu. Jakarta : Erlangga
(http://www.google.co.id/search?hl=id&q=getaran+pegas&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq=)
Sabir.2006.Buku Kerja Fisika Sma . Padang : Esis
