Elastisitas dan Gaya Pegas

Pengertian Elastisitas dan Gaya Pegas

Istilah elastisitas mungkin sudah tidak asing lagi di telinga teman – teman. Dalam pelajaran ekonomi teman – teman juga mengenal elstisitas, tetapi elastisitas salam fisika tentu berbeda dengan elastisitas dalam ekonomi.

Dalam fisika sifat benda dibedakan menjadi dua, yaitu sifat plastis dan sifat elastis. Sifat plastis yaitu sifat benda yang tidak bisa kembali kebentuk semula setelah gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Sedangkan Elastisitas diartikan sebagai sifat suatu bahan atau kemampuan suatu benda untuk kembali kebentuk semula setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan.

Contoh elastisitas dalam kehidupan sehari – hari :
1. Anak-anak yang sedang bermain ketapel menaruh batu kecil pada karet ketapel dan menarik karet tersebut sehingga bentuk karet berubah. Ketika anak tersebut melepaskan tarikannya, karet melontarkan batu kedepan dan karet ketapel segera kembali kebentuk awalnya.
2. Pegas yang ditarik kemudian dilepaskan maka pegas akan kembali ke bentuk semula.


Jika benda elastis diberi gaya dan gaya tersebut dihilangkan tetapi benda tidak dapat kembali kebentuk semula, maka dikatakan benda tersebut telah melewati batas elastis. Batas elastis diartikan sebagai jumlah maksimum tegangan yang dialami oleh suatu bahan untuk kembali ke bentuk awalnya. Batas elastis bergantung pada jenis bahan yang

digunakan. Jika pada batas elastis benda terus menerus diberi gaya maka benda akan putus atau patah. untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di atas:

Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastis
a. Tegangan
ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya dan ujung yang lain ditahan. Maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang. Dalam fisika dikatakan benda mengalami tegangan atau stress. Misalnya seutas kawat dengan luas penampang A dan panjang awal Lo kemudian kawat ditarik dengan gaya sebesar F pada salah satu ujungnya dan ujung yang lain ditahan maka kawat aka mengalami ertambahan panjang sebesar ΔL. Gaya tarik ini menyebabkan, kawat mengalami tegangan tarik σ. tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik (F) yang dialamikawat dengan luas penampangnya (A). 

Tegangan = gaya / luas
σ = F/ A

Tegangan merupakan besaran skalar dan sesuai persamaan di atas memiliki satuanm Nm-2 Atau pascal (Pa)

b. Regangan
jika gaya yang diberikan pada kawat dihilangkan maka kawat akan kembali ke bentuk semula. Perbandingan antara pertambahan panjang kawat pertambahan panjang ΔL dengan panjang awal Lo disebut regangan.

 
Regangan = pertambahan panjang / panjang mula-mula

e = ΔL / Lo

Karena pertambahan panjang ΔL dan panjang awal L adalah besaran yang sama, maka sesuai persamaan di atas regangan e tidak memiliki satuan atau dimensi.

c. Modulus Elastis
Modulus Elastisitas E Suatu bahan di definisikan sebagai perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami bahan.

Modulus Elastisitas : tegangan / regangan

E :  σ / e

Gaya Pegas

Gaya Pegas Fisika- Pegas merupakan benda berbentuk spiral yang terbuat dari logam. Pegas sendiri mempunyai sifat elastis. Maksudnya ia bisa mempertahankan bentuknya dan kembali ke bentuk semula setelah diberi gaya. Gaya pegas dapat didefinisikan sebagai gaya atau kekuatan lenting suatu pegas untuk kembali ke posisi  atau bentuk semula.

Elastisitas pada pegas
Sobat pernah nonton fantastic four? Salah satunya tokohnya adalah ReedRichards, seorang manusia karet yang elastis. Ternyata pegas juga sama seperti Reed Richards, elastis. Apa sih elastis itu? Elastis adalah kemampuan benda untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja padanya dihilangkan. Ketika pegas ditarik  yang berarti ada gaya luar yang bekerja maka ia akan molor atau memannjang. Ketika gaya luar itu dihilangkan ia akan kembali ke bentuk semula.

Hukum Hooke (Gaya Pegas)

Robert Hooke seorang Ilmuwan asal inggris meneliti tentang gaya pegas. Imuwan berambut keriting ini menelurkan hukum hooke yang menyatakan Jika pada sebuat pegas bekerja sebuah gaya luar, maka pegas akan bertambah panjang sebanding dengan besarnya gaya yang diberikan.

Hukum Hooke dirumuskan

F = k .Δx“Fitri Kurang AsyiX”
F = w (gaya berat) = gaya pegas = gaya yang bekerja pada pegas
k = konstanta pegas
Δx = pertambahan panjang

Energi Potensial Pada Pegas

Sebuah pegas yang diberi gaya entah itu ditarik atau ditekan akan memiliki energi potensial (energi karena kedudukan).Usaha yang dilakukan oleh gaya F untuk menarik sebuah pegas sehingga bertambah panjang sebesar x besarnya sama dengan perubahan energi potensial dari pegas. coba sobat hitung amati grafik hubungan gaya F dengan delta x berikut

Luasan di bawah yang diarsir merupakan usaha = perupahan energi potensial. Jadi untuk menghitung energi potensial bisa dirumuskan

Contoh dan Aplikasi Gaya Pegas Sehari-hari

Gaya pegas sangat luas sekali aplikasi dan manfaatnya di kehidupan sehari-hari. Lihat pulpen yang setiap hari sobat gunakan untuk menulis di sekolah, sebagian ada yang menggunakan pegas untuk menarik keluar masuk mata (ujung) pulpen. Contoh lainnya seperti pada mainan anak-anak seperti pistol-pistolan, sistem rem pada sepeda motor terutama yang tromol, jam, suspensi (shockbreaker), dan masih banyak lagi.

Rangkaian Pegas

Sama seperti hambatan, pegas juga bisa dirangkai (rangkaian pegas). Bentuk rangkaian pegas akan menentuka nilai konstanta pegas total yang akhirnya akan menentukan nilai dari gaya pegas.

1. Rangkaian Pegas Seri
Jika rangkaian seri makan konstanta pegas totalnya adalah
jika ada n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya tinggal  Ks = K/n

2. Rangkaian Pegas Pararel
Jika rangkaian pegas pararel maka total konstantanya sama dengan jumlah seluruh konstanta pegas yang disusun pararel

Ks = K1 + K2 + … + Kn
Contoh Soal Gaya Pegas1. Sobat punya 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