MAKALAH FISIKA (ELASTIS DAN HUKUM HOOKE

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

                        Ketika Anda menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. Jika tarikan dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika Anda merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang. Tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti semula. Apabila di laboratorium sekolah Anda terdapat pegas, silahkan melakukan pembuktian ini. Regangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan maka panjang pegas akan kembali seperti semula. Mengapa demikian ? hal itu disebabkan karena benda-benda tersebut memiliki sifat 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 Anda ketahui bahwa gaya yang diberikan juga memiliki batas-batas tertentu. Sebuah karet bisa putus jika gaya tarik yang diberikan sangat besar, melawati batas elastisitasnya.

1.2.Rumusan Masalah

                  Berdasarkan latar belakang makalah ini, maka penyusun membuat suatu rumusan masalah, yaitu :

1.      Apa yang dimaksud dengan elastis ?

2.      Apa yang dimaksud dengan hukum hooke?

1.3.Batasan Masalah

            Elastis dan Hukum Hooke

1.4.Tujuan

   Makalah ini disusun agar dapat lebih mendalami tentang makna Elastis dan Hukum Hooke. Elastis dan Hukum Hooke seterusnya seperti yang ada pada rumusan masalah. Tidak hanya itu, penyusunan makalah ini juga tidak hanya bagi para pembaca saja, akan tetapi agar dapat pula menjadi bahan informasi/bahan ajar bagi orang lain (siswa).

BAB II

PEMBAHASAN

A.   Elastisitas

            Ketika Anda menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. Jika tarikan dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang semula. Demikian juga ketika Anda merentangkan pegas, pegas tersebut akan bertambah panjang. Tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti semula. Apabila di laboratorium sekolah Anda terdapat pegas, silahkan melakukan pembuktian ini. Regangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan maka panjang pegas akan kembali seperti semula. Mengapa demikian ? hal itu disebabkan karena benda-benda tersebut memiliki sifat 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 Anda 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. Batas elastis itu apa ? lalu bagaimana kita bisa mengetahui hubungan antara besarnya gaya yang diberikan dan perubahan panjang minimum sebuah benda elastis agar benda tersebut bisa kembali ke bentuk semula? Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita berkenalan dengan Hooke.

B.   Hukum Hooke pada Pegas

            Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. 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.

            Untuk semakin memudahkan pemahaman Anda,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 .

            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.Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0).

            Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum Hooke. Hukum ini dicetuskan oleh 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.

1. Hukum Hooke untuk pegas yang bergerak secara vertikal

                Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya, atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:

F adalah gaya (dalam unit newton)
k adalah konstante pegas (dalam newton per meter)
x adalah jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya (dalam unit meter).

Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas danpertambahan panjang (X), didaerah yang ada dalam batas kelentingan pegas.F = k.Δx Atau : F = k (tetap) xk adalah suatu tetapan perbandingan yang disebut tetapan pegas yang nilainyaberbeda untuk pegas yang berbeda.Tetapan pegas adalah gaya per satuan tambahan panjang. Satuannya dalam SI adalah N/m
HukumHooke.
Salah satu prinsip dasar dari analisa struktur adalah hukum Hooke yang menyatakan bahwa pada suatu struktur : hubungan tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah proporsional atau hubungan beban (load) dan deformasi (deformations) adalah proporsional. Struktur yang mengikuti hukum Hooke dikatakan elastis linier dimana hubungan F dan y berupa garis lurus. Lihat Gambar 1.1-a. , sedangkan struktur yang tidak mengikuti hukum Hooke dikatakan Elastis non linier, lihat Gambar 1.1-b.

C.   Hukum Hooke untuk benda non Pegas

            Hukum Hooke ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, dari besi sampai tulang tetapi hanya sampai pada batas-batas tertentu. Pada benda bekerja gaya berat (berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda), yang besarnya = mg dan arahnya menuju ke bawah (tegak lurus permukaan bumi). Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut bertambah panjang sejauh (∆L). Jika besar pertambahan panjang (∆L) lebih kecil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen membuktikan bahwa pertambahan panjang (∆L) sebanding dengan gaya berat yang bekerja pada benda.

            Kita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan beban. Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah.

            Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum Hooke. Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum Hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas.

            Tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum Hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula; benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda mencapai titik patah, maka benda tersebut akan patah.

            Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (∆L) suatu benda bergantung pada besarnya gaya yang diberikan (F) dan materi penyusun dan dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). Benda yang dibentuk oleh materi yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda walaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupun sebuah benda terbuat dari materi yang sama (besi, misalnya), tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama. Jika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama, besar pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda mula-mula dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Makin panjang suatu benda, makin besar besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya.

            Persamaan ini menyatakan hubungan antara pertambahan panjang (∆L) dengan gaya (F) dan konstanta (k). Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k. Untuk materi penyusun yang sama, besar pertambahan panjang (delta L) sebanding dengan panjang benda mula-mula (L_o) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A)

BAB III

PENUTUP

A.KESIMPULAN

Agar lebih memahami tentang landasan teori hukum Hooke lakukakanlah percobaan sederhana dengan menggunakan pegas yang digantungkan pada statif. Gantungkan pegas pada statif dan ukurlah panjang pegas mula-mula menggunakan penggaris. Gantungkan beban 50 gram pada pegas dan ukurlah perubahan panjang pegas setelah diberi beban. Lakukan hal yang sama dengan massa beban yang berbeda. Kamu dapat menggunakan beban dengan massa 60 gram, 70 gram dan selanjutnya. Apa yang dapat kamu simpulkan dari percobaan tersebut ?

Percobaan yang telah kamu lakukan, telah lebih dulu dilakukan oleh Robert Hooke seorang arsitek berkebangsaan Inggris. Dari percobaan yang telah dilakukannya Robert Hooke mengemukakan sebuah teori mengenai perubahan panjang pegas dengan gaya luar yang diberikan pada pegas. Seperti yang telah kita ketahui pegas merupakan benda elastis yang akan bertambah panjang ketika diberi gaya, dan pegas akan kembali pada panjang mula – mula setelah gaya dihilangkan. Menurut Robert Hooke “pertambahan panjang pada pegas berbanding lurus dengan gaya yang diberika pada pegas tersebut”. Pernyataan tersebut yang kemudian dikenal dengan Hukum Hooke. Apakah percobaan yang telah kamu lakukan hasilnya sama dengan percobaan yang dilakukan oleh Robert Hooke ? jika demikian berarti kamu telah berhasil membuktikan landasan teori Hukum Hooke.
Saat kamu menggantungkan beban pada pegas artinya kamu telah memberikan gaya pada pegas. Gaya tersebut akan membuat pegas bertambah anjang kemudian pegas akan bergetar naik turun. Mengapa pegas dapat bergetar ?

B. Kesimpulan

Dari analisis data percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa pengaruh gaya yang bekerja pada pegas terhadap pertambahan panjang pegas adalah berbanding lurus, apabila gaya diperbesar maka pertambahan panjang akan semakin besar. Hali ini sesuai dengan persamaan . Dari analisis data juga dibuktik

Dan bahwa ketiga pegas mempunyai konstanta pegas yang berbeda, konstanta pegas ini menunjukan kemampuan pegas untuk memanjang. Dari ketiga pegas disimpulkan bahwa pegas 1 paling elastis dibanding pegas 2 dan 3. Semakin besar konstanta pegas maka makin tinggi pula kemampuan untuk memanjang

Agar percobaan elastisitas benda berhasil, kami menyarankan dalam pengukuran pertambahan panjang pegas, harus dilakukan dengan teliti dan cermat. Karena jika terjadi kesalahan dalam pengukuran akan mempengaruhi perhitungan konstanta pegas. Selain itu, lebih baik digunakan beban yang besar karena semakin besar beban maka pertambahan panjangnya akan lebih panjang dan lebih mudah diukur.