Hubungan konstanta pegas dengan pertambahan panjang

Pegas adalah percobaan kali ini yang telah dilakukan yang bertujuan untuk mengetahui hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang serta untuk menentukan konstanta pegas pada rangkaian seri dan rangkaian paralel.

Pada percobaan ini  digunakan alat berupa neraca ohauss 311 gram yang NSTnya telah kita ketahui, pegas, statif dan klem, beban dan penggantung, dan mistar 100 cm. Ada dua kegiatan yang dilakukan dalam percobaan ini, yang pertama untuk mengetahui hubungan antara panjang pegas dan pertambahan panjang.

Pada kegiatan ini dilakukan pengukuran panjang pada dua buah pegas yaitu pegas 1 dan pegas 2 namun pengkuran panjang dilakukan pada masing-masing pegasdengan menambahkannya beban satu persatu yang massanya berbeda-beda. Sedangkan pada kegiatan kedua yaitu untuk menentukan konstanta pegas.Pada kegiatan ini dilakukan juga pengukuran panjang pegas namun pegas disusun  secara seri dan paralel,kemudian digantungi beban yang massanya berbeda-beda juga.Setelah itu,hasil dari pengukuran tadi digunakan untuk mencari konstanta pegas.

Pada kegiatan pertama,ada dua pegas yang dicari konstantanya dengan menggunakan grafik.Sedangkan pada kegiatan kedua,juga dicari konstanta pegasnya dengan grafik dan juga menggunakan rumus susunan seri dan susunan paraleldengan menggunakan konstanta yang diperoleh diperoleh dari konstanta pegas 1 dan pegas 2 pada kegiatan pertama.Maka dari proses percobaan ini,dapat disimpulkan bahwa semakin besar massa suatu beban maka semakin besar pertambahan panjang pegas.Dan konstanta yang didapat dengan menggunakan grafik akan sama atau hampir sama dengan konstanta yang didapat dengan menggunakan rumus.

Baca Juga : Rumus Medan Magnet

Teori Dasar

Pendekatan yang baik untuk berbagai gaya F dari pegas sebanding dengan perpindahan d ujung bebas pegas dari posisinya ketika pegas dalam keadaan relaks. Robert Hooke ilmuan Inggris di akhir tahun 1600-an. Tanda minus pada persamaan Hukum Hooke menandakan bahwa arah gaya pegas selalu berlawanan arah dengan perpindahan ujung bebas pegas.

Konstanta k disebut dengan konstanta pegas dan ini merupakan ukuran kekakuan pegas.Semakin besarnilai k, semakin kaku pegas; ini menandakan bahwa semakin besar k semakinkuat tarikan atau dorongan pegas untuk perpindahan tertentu. Satuan SI untuk k adalah newton per meter (Halliday/Resnick/Walker.1960. 163 ).

Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja. Pegas juga ditemukan di sistem suspensi mobil. Pada Mobil Pegas memiliki fungsi menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkerem ban terhadap permukaan jalan.

Penggunaan pegas dalam dunia keteknikan sangat luas,misalkan pada teknik mesin, teknik elektro, alat-alat transformasi,dan lain-lain.Dalam banyak hal, tidak terdapat alternative lain yang dapat digunakan, Kecuali menggunakan pegas dalam kontruksi dunia keteknikan. harus dapat berfungsi dengan baik, terutama dari segi persyaratan,keamanan dan kenyamanan.

Adapun fungsi pegas adalah memberikan gaya,melunakan tumbukan dengan memanfaatkan sifat elastisitas bahannya, menyerap dan menyimpan energi dalam waktu yang singkat dan mengeluarkanya kembali dalam jangka waktu yang lebih panjang, serta mengurangi getaran.

Cara kerja pegas adalah kemampuan menerima kerja lewat perubahan bentuk elastic ketika mengendur, kemudian menyerahkan kerja kembali kedalam bentuk semula, hal ini di sebut cara kerja pegas.

Pada pegas, gaya F (N) dalam daerah elastic besarnya sama dengan perkalian antara perpindahan titik daya tangkap gaya F (mm) dikalikan dengan konstanta K atau K merupakan fungsi di f dikalikan dengan konstanta k . Dalam hal ini dapat dilihat pada diagram pegas,

Dimana pada sumbu mendatar diukur perpindahan f (mm) dan pada sumbu vertical gaya F (N).Luas yang terletak antara garis a dan sumbu mendatar merupakan kerja yang terhimpun dalam pegas yang ditegangkan,

Ketika pegas mengendur, bukan garis penuh A yang dilalui,melainkan jenis lengkungan yang putus-putus. Selisih kerja diubah menjadi kalor sebagai akibat dari gesekan bahan pegas,hal ini di sebut histerisis.

Baca Juga : Dimensi Besaran

• Elastisitas dan Hukum Hooke

Bila suatu benda dikenai sebuah gaya dan kemudian gaya tersebut dihilangkan, maka benda akan kembali ke bentuk semula, berarti benda itu adalah benda elastis. Namun pada umumnya benda bila dikenai gaya tidak dapat kembali ke bentuk semula walaupun gaya yang bekerja sudah hilang. Benda seperti ini disebut benda plastis.

Contoh benda elastis adalah karet ataupun pegas. Bila pegas ditarik melebihi batasn tertentu maka benda itu tidak akan elastis lagi. Lalu bagaimanakah hubungan pertambahan panjang dengan gaya tarik?

Karena besarnya gaya pemulih sebanding besarnya pertambahan panjang, maka dapat dirumuskan bahwa:

dengan,

k = konstanta pegas
Fp = Gaya Pemulih (N)
x = Perpanjangan Pegas (m)

Persamaan inilah yang disebut dengan Hukum Hooke. Tanda negatif (-) dalam persamaan menunjukkan berarti gaya pemulih berlawanan arah dengan arah perpanjangan.

Yang dimaksud dengan Mosdulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus ini dapat disebut dengan sebutan Modulus Young.

1. • Tegangan (Stress)
     Tegangan adalah gaya per satuan luas penampang. Satuan tegangan adalah N/m2 Secara matematis dapat dituliskan:
     
     

1. • Regangan (Strain) Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang suatu batang terhadap panjang awal mulanya bila batang itu diberi gaya. Secara matematis dapat dituliskan:
     

Dari kedua persamaan di atas dan pengertian modulus elastisitas, kita dapat mencari persamaan untuk menghitung besarnya modulus elastisitas, yang tidak lain adalah:

Satuan untuk modulus elastisitas adalah N/m2

• Gerak Benda di Bawah Pengaruh Gaya Pegas

Bila suatu benda yang digantungkan pada pegas ditarik sejauh x meter dan kemudian dilepas, maka benda akan bergetar. Percepatan getarnya itu dapat dihitung dengan persamaan:

Dari persamaan di atas, kita mengetahui bahwa besarnya percepatan getar (a) sebanding dan berlawanan arah dengan simpangan (x).

Baca Juga : Dioda

Macam – Macam Pegas

Pegas mekanik dipakai pada mesin yanmg mendesakan gaya, untuk menyediakan kelenturan, dan untuk menyimpan atau menyerap energi. Pada umumnya pegas dapat digolongkan atas pegas dawai, pegas daun, atau pegas yang berbentuk khusus, dan setiap golongan ini masih dapat terdapat berbagai jenis lagi.

Pegas dawai mencakup pegas ulir dari kawat bulat atau persegi dan dibuat untuk menahan beban tarik, tekan, atau puntir. Dalam pegas daun termasuk jenis yang menganjur (cantilever) dan yang berbentuk elips, pegas daya pemutar motor atau pemutar jam, dan pegas daun penahan baut, yang biasanya disebut pegas Belleville.

Jika sebuah pegas diberi gangguan sehingga pegas meregang (berarti pegas ditarik). Atau merapat (berarti pegas ditekan), pada pegas akan bekerja gaya pemulihan yang arahnya selalu menuju titik asal. Dengan kata lain besar gaya pemulihan pada pegas ini sebanding dengan gangguan atau simpangan yang diberikan pada pegas. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum hooke. Kemudian persamaannya dinyatakan sebagai berikut:

 F = -kx
(1)

Dengan F adalah gaya (N), k adalah konstanta pegas (N/m) dan x adalah perubahan panjang pegas (m).

Ketika pada sebuah pegas dibebani dengan sebuah massa m1, maka gaya yang menyebabkan pegas bertambah panjang adalah gaya dari massa tersebut, sehingga berlaku

mg = kx

(2)

Dengan g adalah percepatan gravitasi (m/s2).

Selain dengan cara pembebanan, konstanta pegas k dapat dicari dengan cara getaran pada pegas. Sebuah benda bermassa m dibebankan pada pegas dan disampingkan dari posisi setimbangnya, maka akan terjadi getaran pegas dengan periode getaran T sebagai berikut:

(3)

Hasil Eksprimen Dan Analisis Data

Hasil pengamatan

Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Pegas 1

Tabel 1. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas 1

Baca Juga : Fungsi Termometer

Pegas 2

Tabel 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas 2

Kegiatan 2. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Susunan Seri

Panjang awal pegas = |45,90±0,05| cm

Tabel 3. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Susunan Paralel

Panjang awal pegas       = |20,00±0,05| cm

Tabel 4. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Baca Juga : Hukum Faraday – Percobaan, Makalah, Penerapan Dan Contoh Soal

Analisis Data

Kegiatan 1

Pegas 1

Tabel hubungan pertambahan panjang pegas 1 dengan Gaya Pegas

 Grafik 1. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas 1

Pelaporan Fisika:

Baca Juga : Rumus Cermin Cembung

Grafik 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang

Kegiatan 2

Susunan SeriDengan cara yang sama diperoleh:

Tabel Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas :

Grafik 3.

Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas seri.

Maka konstanta pegas dengan menggunakan rumus susunan seri:

Baca Juga : Contoh Cermin Cekung

Demikian penjelasan artikel diatas tentang Gaya Pegas – Pengertian, Contoh, Grafik Hukum Hooke, Dasar Teori semoga bermanfaat bagi pembaca setia kami.