Fisika Dasar

Download!

HUKUM HOOKE

Suatu benda yang dikenai gaya akan mengalami perubahan bentuk (volume dan ukuran). Misalnya suatu pegas akan bertambah panjang dari ukuran semula, apabila dikenai gaya sampai batas tertentu.

Berkaitan dengan sifat elastisitas suatu bahan, dalam hal ini khususnya berbentuk pegas, Hooke mengemukakan hubungan antara pertambahan panjang dengan gaya yang diberikan pada pegas, yang dirumuskan:

F = -k.Δx

F = gaya yang diberikan (N) dapat merupakan

F = w = m . g

k = konstanta pegas (N/m)

Δx = pertambahan panjang (m)

Persamaan di atas dapat dinyatakan dengan kata-kata sebagai berikut. “Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding) dengan gaya tariknya. Pernyataan tersebut dikemukakan pertama kali oleh Robert Hooke, seorang arsitek yang ditugaskan untuk membangun kembali gedung-gedung di London yang mengalami kebakaran pada tahun 1666. Oleh karena itu, pernyataan di atas dikenal sebagai hukum Hooke. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan:

“Pada daerah elastisitas benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda”

Sedangkan elastisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuk awalnya ketika  gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Tanda (-) negatif menunjukkan bahwa arah gaya pemulih, yang senantiasa menuju ke titik setimbang senantiasa berlawanan dengan arah gaya penyebabnya atau arah simpangannya. Namun dalam notasi skalar, tanda negatif dihilangkan, sehingga dalam notasi skalar hukum Hooke menjadi:

F = -k.Δx

Jika simpangan atau pertambahan panjang dilambangkan y, maka persamaannya menjadi:

F = k . y

Jika suatu pegas diberi beban, kemudian ditarik sehingga diperoleh suatu simpangan tertentu, kemudian tarikan dilepaskan, maka pegas akan bergerak bolak-balik melalui suatu titik setimbang. Gerakan yang relatif teratur dan bolak-balik melalui titik setimbang disebut dengan nama gerak getaran harmonik.

Periode dan frekuensi pegas yang melakukan gerak getaran harmonik sederhana dinyatakan:

T = 2π √(m/k)

f = (½π)√(m/k)

T = periode (s)

f = frekkuensi (Hz)

m = massa beban (kg)

k = konstanta pegas (N/m)

SUSUNAN PEGAS

Sifat pegas seperti ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada neraca pegas dan pada kendaraan bermotor (pegas sebagai peredam kejut). Dua buah pegas atau lebih yang dirangkaikan dapat diganti dengan sebuah pegas pengganti. Jika pegas tersebut disusun seri atau paralel, maka nilai konstanta penggantinya ditentukan dengan menggunakan persamaan:

Susunan seri

Konstanta pegas total secara seri dirumuskan sebagai berikut

1 / k_seri = 1 / K₁ + 1 / K₂ + …

Susunan Paralel

Konstanta pegas total secara paralel dirumuskan sebagai berikut

k_paralel = k₁ + k₂ + . . .

Dengan memperhatikan aturan di atas, maka dapat ditentukan besar konstanta dari pegas yang disusun seri, paralel, atau kombinasi.