Daftar isi
Sering kita tidak menyadari bahwa kebiasaan sehari-hari telah melakukan gaya yang disebut gaya pegas.
Ya, seperti saat kita main tembak karet atau pun mencoba meragangkan per motor. Ini yang disebut elastisitas. Bagaimana memahami gaya pegas? Berikut penjelasannya.
Apa itu Gaya Pegas?
Gaya pegas atau yang lebih dikenal Hukum Hooke adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa gaya (F) yang diperlukan untuk memperpanjang atau memampatkan pegas dengan jarak tertentu (x) skala jarak : Fs = kx.
Di mana k adalah karakteristik faktor konstan pegas dan x adalah total deformasi yang mungkin terjadi pada pegas.
Hukum ini dinamai sesuai dengan fisikawan Inggris abad ke-17 Robert Hooke.
Dia pertama kali menyatakan hukum ini pada 1676 sebagai anagram Latin. Ia menerbitkan solusi anagramnya pada tahun 1678 sebagai ekstensi sebanding dengan gaya.
Persamaan Hooke berlaku dalam banyak situasi lain di mana tubuh elastis suatu benda dapat berubah bentuk, seperti angin bertiup pada bangunan tinggi dan seorang musisi memetik senar gitar.
Benda atau bahan elastis lainnya dapat diasumsikan dengan persamaan ini dan dikatakan sebagai linear-elastis atau Hookean.
Sejarah ditemukannya Gaya Pegas
Penemuan gaya pegas tidak terlepas dari seorang fisikawan asal Britania Raya yang menamai penemuannya sesuai dengan namanya sendiri yaitu Robert Hooke.
Dinamai Hooke Law sesuai dengan penelitiannya pada abad ke-17, Robert Hooke pertama kali menyatakan hukum pada 1676 sebagai anagram Latin.
Dia menerbitkan solusi anagramnya pada tahun 1678 yang disebut sebagai ut tensio, sic vis yang artinya sebagai ekstensi, jadi gaya atau ekstensi sebanding dengan gaya.
Hooke menyatakan bahwa dalam pekerjaannya di tahun 1678 bahwa ia banyak mengetahui persamaan hukum hooke dengan yang lainnya sejak tahun 1660.
Tahun 1678, Robert Hooke mengemukakan sebuah teori dari gaya pegas yang ditemukannya.
Hukum Hooke
Hukum Hooke berbunyi:
“Apabila pada sebuah Pegas itu bekerja sebuah Gaya Luar, maka Pegas ini akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang telah diberikan”.
Secara matematis, hukum Hooke ini dirumuskan sebagai berikut.
F = k.Δx
Keterangan:
F : Gaya Berat atau Gaya Pegas atau Gaya yg Bekerja pada Pegas
k : Konstanta Pegas
Δx: Pertambahan Panjang
Rangkaian Gaya Pegas
1. Rangkaian seri pegas
Bila 2 pegas dengan tetapan yang sama disusun seri, maka panjang pegas menjadi 2x. sehingga penulisan sistematisnya seperti dibawah ini:
Ks = ½ k
Keterangan:
Ks = persamaan pegas
k = konstanta pegas (N/m)
Persamaan untuk n pegas yang disusun seri yakni sebagai berikut:
Ks = k/n
Keterangan:
n = jumlah pegas
Ks = persamaan pegas
k = konstanta pegas (N/m).
2. Rangkaian paralel pegas
Saat disusun dalam bentuk paralel, pegas mungkin tidak mengalami perubahan panjang sehingga akan memiliki nilai yang tetap dan sama seperti sebelum diberikan gaya.
Namun yang membedakannya adalah luas penampangnya yang akan semakin besar. Berikut penulisan sistematisnya.
Kp = 2k
Keterangan:
Kp = persamaan pegas susunan paralel
k = konstanta pegas (N/m)
Persamaan Pegas Paralel
sedangkan persamaan n untuk pegas yang disusun paralel yakni:
Kp = n.k.
Contoh Benda yang memiliki Gaya Pegas
- Per
Merupakan sebuah teknologi suspensi yang digunakan pada kendaran yang digunakan untuk menstabilkan goyangan dan goncangan dari kendaraan tersebut.
Selain itu, manfaat dari adanya Per pada kendaraan, terutama pada sepeda agar pinggang pengguna tidak sakit ketika melewati jalan yang tidak stabil.
- Teleskop
Teleskop yang fungsinya untuk melihat benda-benda jauh di luar angkasa agar tampak dekat.
- Ketapel
Ketika kita bermain ketapel, kita memberikan benda atau batu kecil kemudian kita menarik karetnya dan benda atau batu kecil tersebut terlempar. Disitulah terjadi gaya pegas.
Rumus menghitung gaya pegas
F = k .Δx
Keterangan:
F = w (gaya berat) = gaya pegas = gaya yang bekerja pada pegas
k = konstanta pegas
Δx = pertambahan panjang.
Contoh soal dan Pembahasan
Soal 1
Setelah diberi gaya sebuah pegas memiliki panjang 25 cm. bila pegas tersebut memiliki kontanta sebesar 400 N.m-1. Maka berapa gaya yang diberikan pada pegas ?
Jawaban:
F = k.x
F = 400 N.m-1 x (0,25 m)
F = 100 N
Soal 2
Sebuah pegas membutuhkan gaya 4,5 N untuk memampatkannya dari panjang 50 cm menjadi 45 cm. Hitunglah konstanta pegas k!
Jawaban:
F = k.Δx
4,5 = k. 5
k = 4,5/5
k = 0,9 N/cm = 90 N/m
Soal 3
Diketahui terdapat 3 pegas dengan nilai konstanta sebagai berikut, pegas A 100 N/m, pegas B 200 N/m dan pegaa C 400 N/m. Tentukanlah nilai konstanta penggantinya.
Jawaban :
1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3
1/ks = 1/100 + 1/200 + 1/400
1/ks = (4+2+1)/400
1/ks = 7/400
ks = 400/7
ks = 57,1 N/m
Soal 4
Sebuah pegas membutuhkan gaya 4,5 N untuk memampatkannya dari panjang 40 cm menjadi 35 cm. Hitung konstanta pegas, k?
Jawaban :
F = k.Δx
4,5 = k. 5
k = 4,5/5
k = 0,9 N/cm = 90 N/m
Soal 5
Seseorang mempunyai pegas dengan konstanta pegas sebesar 200 N/m. Jika pegas tersebut sobat dudukin hingga tertekan sejauh 10 cm. Maka berapa energi yang digunakan?
Jawaban :
E = 1/2 k (Δx)^2 = 1/2 x 200 x 0,1 x 0,1 = 1 Joule.