Materi dan pembahasan soal elastisitas dan hukum Hooke

MATERI ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE

TEGANGAN (STRESS)

Adalah hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampang A.

REGANGAN (STRAIN)

Adalah hasil bagi antara pertambahan panjang ΔL dengan panjang awal L0.

MODULUS YOUNG

Adalah perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami bahan.
 

GAYA PEGAS DAN HUKUM HOOKE

Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang pegas (Δx) sebanding dengan gaya tariknya (F).

F = k . ∆x

ENERGI POTENSIAL PEGAS

Keterangan:
Ep = energi potensial pegas (Joule).
F = gaya pegas (N).
∆x = x2 – x1 = pertambahan panjang (m).
k = konstanta pegas (N/m²).

SUSUNAN SERI PEGAS

 

SUSUNAN PARALEL PEGAS

Keterangan:
ktot = konstanta gabungan pegas (N/m).
k1 = konstanta pegas pertama (N/m).
k2 = konstanta pegas kedua (N/m).
k3 = konstanta pegas ketiga (N/m).

SUSUNAN GABUNGAN PEGAS

Untuk menyelesaikan susunan gabungan:
a. Selesaikan terlebih dahulu susunan paralel dengan persamaan susunan paralel.
b. Selesaikan susunan seri dengan persamaan susunan seri.

PERIODE PEGAS DAN BANDUL

Keterangan:
T = periode (s).
m = massa benda (kg).
k = konstanta pegas (N/m).
l = panjang bandul (m).
g = percepatan gravitasi (10 m/s²).

Contoh soal elastisitas dan hukum Hooke dan pembahasan

Contoh soal Modulus Young

Sepotong kawat homogen panjangnya 140 cm dan luas penampangnya 2 mm². Ketika ditarik dengan gaya sebesar 100 N, bertambah panjang 1 mm. Modulus elastik kawat bahan kawat tersebut adalah...
A.7 . 10⁸ N/m²
B.7 . 10⁹ N/m²
C.7 . 10¹⁰ N/m²
D.7 . 10¹¹ N/m²
E.7 . 10¹² N/m²

Contoh soal hukum Hooke dan pembahasan

Nomor 1

Gambar di bawah menunjukkan grafik hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (∆x).


Dari grafik tersebut konstanta pegas adalah...
A.100 N/m
B.200 N/m
C.300 N/m
D.500 N/m
E.5000 N/m



Nomor 2
Dalam suatu praktikum untuk menentukan konstanta suatu pegas diperoleh data sebagai berikut:

Jika F adalah gaya dan ∆x adalah pertambahan panjang pegas, maka konstanta pegas yang digunakan adalah...
A.100 N/m
B.200 N/m
C.300 N/m
D.400 N/m
E.500 N/m



Nomor 3
Suatu pegas akan bertambah panjang 10 cm jika diberi gaya 30 N. Pertambahan panjang pegas jika diberi gaya 21 N adalah...
A.2 cm
B.3 cm
C.5 cm
D.6 cm
E.7 cm

Contoh soal energi potensial pegas dan pembahasan

Nomor 1
Sebuah tali karet diberi beban 300 gram dan digantung vertikal pada sebuah statif. Ternyata karet bertambah panjang 4 cm (g = 10 m/s²). Energi potensial karet tersebut adalah...
A.7,5 . 10^-2 joule
B.6,0 . 10^-2 joule
C.4,5 . 10^-2 joule
D.3,0 . 10^-2 joule
E.1,5 . 10^-2 joule



Nomor 2
Percobaan menggunakan pegas yang digantung menghasilkan data sebagai berikut:

Percobaan   F (N)   ∆x (cm)
1                 88        11
2                 64        8
3                 40        5

Energi potensial yang dihasilkan ketika pegas bertambah panjang 2 cm adalah...
A.0,32 J
B.0,16 J
C.0,08 J
D.0,06 J
E.0,04 J

Contoh soal susunan pegas dan pembahasan

Nomor 1
Tiga pegas identik dengan konstanta 1000 N/m disusun seperti gambar.

Jika susunan pegas diberi beban sehingga bertambah panjang 6 cm, maka pertambahan panjang masing-masing pegas adalah..



Nomor 2
Tiga buah pegas disusun seperti gambar dibawah.

Jika konstanta pegas k1 = k2 = 3 N/m dan k3 = 6 N/m, maka konstanta susunan pegas besarnya...
A.1 N/m
B.3 N/m
C.7,5 N/m
D.12 N/m
E.15 N/m


Nomor 3
Tiga buah pegas identik disusun seperti gambar.

Jika massa beban 300 gram (g = 10 m/s²) digantung pada pegas k1 pegas bertambah panjang 4 cm. Besarnya konstanta susunan pegas adalah...
A.225 N/m
B.75 N/m
C.50 N/m
D.25 N/m
E.5 N/m


Nomor 4
Tiga pegas identik masing-masing mempunyai konstanta 200 N/m tersusun seri paralel seperti gambar dibawah.

Pada ujung bawah susunan pegas digantungi beban seberat w sehingga susunan pegas bertambah panjang 3 cm. Berat beban w adalah...
A.1 N
B.2 N
C.3 N
D.4 N
E.10 N

Soal-soal latihan elastisitas dan hukum Hooke

Nomor 1
Pegas yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian sehingga diperoleh data sebagai berikut:
Berat beban                           2 N    3 N    4 N
Pertambahan panjang (cm)    0,50    0,75    1,0
Berdasarkan tabel tersebut, dapat disimpulkan besar konstanta pegas adalah...
A. 250 N/m
B. 360 N/m
C. 400 N/m
D. 450 N/m
E. 480 N/m

Nomor 2
Grafik hubungan antara gaya (F) terhadap penambahan panjang (Δx) suatu pegas ditunjukkan gambar dibawah.

Konstanta pegas yang digunakan adalah...
A.1000 N/m
B.900 N/m
C.800 N/m
D.700 N/m
E.600 N/m

Nomor 3
Grafik (F-x) menunjukkan hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas.

Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik di atas adalah...
A.20 joule
B.16 joule
C.3,2 joule
D.1,6 joule
E.1,2 joule

Nomor 4
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (Δx) sebuah pegas.

Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah...
A.11,2 joule
B.5,6 joule
C.1,12 joule
D.0,56 joule
E.0,112 joule

Nomor 5

Empat pegas identik masing-masing memiliki konstanta 300 N/m disusun seperti gambar!
Konstanta gabungan keempat pegas adalah...
A.150 N/m
B.225 N/m
C.300 N/m
D.900 N/m
E.1200 N/m