Rumus Elastisitas Gaya Pegas – Materi Fisika Kelas 11

Memasuki masa SMA, Sobat Zenius udah pasti nggak asing dengan materi yang satu ini. Yap, supaya elo makin memahaminya, gue mau ngajak elo semua buat ngebahas rumus elastisitas gaya pegas.

Waktu kecil, Sobat Zenius familiar nggak, sih, dengan permainan lompat tali? Inget banget, kan, pasti dulu bikinnya harus semaleman mengaitkan karet gelang satu persatu hingga tebal dan panjang.

Kalau dipikir-pikir kenapa harus menggunakan karet gelang, ya? Kenapa nggak menggunakan tali tambang atau tali rafia saja?

Yap, jawabannya karena karet gelang mempunyai sifat yang elastis! Nah, kalau elo ditanya seperti ini, “jelaskan mengenai karakter elastisitas!”, kira-kira apa jawaban elo?

Supaya elo nggak bingung menjawabnya, gue mau ngebahas elastisitas lebih dalam lagi, nih, lewat artikel ini. Nggak cuman itu, seperti yang sudah dijanjikan di awal artikel, kita juga akan membahas rumus elastisitas gaya pegas.

Yuk, simak bersama-sama, ya!

Apa Itu Elastisitas?

Sebelum melangkah lebih jauh, mari kita bahas terlebih dahulu mengenai definisi dari elastisitas Fisika.

Sifat benda terbagi menjadi dua yaitu plastis dan elastis. Benda plastis adalah benda yang ketika diberikan suatu gaya tidak akan kembali ke bentuk semulanya, meskipun gaya yang diberikan telah hilang. 

Sedangkan, benda elastis memiliki sifat yang berkebalikan dengan benda plastis yaitu jika diberikan gaya, maka benda akan kembali ke bentuk semulanya setelah gaya yang diberikan hilang.

Jadi, elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk dapat kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan.

Elastisitas benda ternyata dapat dihitung loh dari tegangan dan regangan yang bekerja dan diberikan kepada benda.

Gaya yang dihasilkan oleh benda elastis adalah gaya pegas. Nah, pembahasan mengenai gaya pegas akan kita bahas di subbab selanjutnya, ya, Sobat Zenius.

Pastikan pantengin artikel ini sampai selesai!

Tegangan (Stress)

Bukan hanya Sobat Zenius saja, nih, yang bisa merasakan stress. 

Pasalnya, ternyata benda elastis yang diberikan gaya tertentu juga bisa merasakan stress, atau tegangan. Tegangan adalah gaya yang bekerja pada setiap satuan luas.

Tegangan tergolong ke dalam besaran skalar loh, sehingga secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:

dengan

σ : stress atau tegangan (N/m²)

F : gaya yang diberikan pada benda (N)

A : luas penampang (m²)

Selain tegangan, faktor lainnya yang berpengaruh pada rumus elastisitas adalah regangan.

Regangan (Strain)

Benda yang semula telah mengalami stress atau tegangan, kemudian akan mengalami regangan. 

Regangan adalah pertambahan panjang suatu benda per satuan panjang benda mula-mula akibat adanya gaya tarikan yang diterima oleh benda. Regangan (strain) tidak memiliki satuan. 

Rumus regangan secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut:

Dengan

ε : strain atau tegangan

Δl : pertambahan panjang (m)

  : panjang mula-mula (m)

Setelah tegangan dan regangan diketahui, baru rumus elastisitas Fisika bisa ditentukan.

Mau materi dan video pembelajaran tentang Fisika yang lebih lengkap? Download Zenius di gadget elo ya, biar belajar makin seru. Klik tombol download di bawah ini, ya!

Rumus Elastisitas Fisika (Modulus Young)

Modulus young adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Sebab regangan tidak memiliki satuan, modulus young mempunyai satuan yang sama dengan tegangan

Ngomong-ngomong soal elastisitas, pulpen cetak cetek yang kita pakai sehari-hari juga menggunakan konsep elastisitas loh, khususnya di bagian per/pegasnya.

Ketika kita menekan pulpen sama saja dengan kita memberikan gaya, loh! Gaya apa ya yang kita berikan? Yap, seperti yang sudah gue sebutkan di awal, jawabannya adalah gaya pegas.

Gaya Pegas

Gaya pegas adalah gaya yang bekerja pada pegas, menyebabkan pegas dapat memanjang dan memendek. Sifat gaya pegas adalah menahan gaya luar yang menarik pegas. Karena itu, arah gaya pegas berlawanan dengan arah perubahan panjang pegas.

Ngomongin soal gaya pegas, pasti nggak asing dengan hukum Hooke.

Hukum Hooke

Dari hukum Hooke di atas, kita bisa mengetahui juga energi potensial pegas.

Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas merupakan usaha yang dilakukan oleh gaya pegas dalam mengubah panjang pegas. Secara matematis persamaan dari energi potensial pegas dapat kita tuliskan sebagai berikut:

Ep = F . Δx

Ep = ½ . k . Δx²

Kita tahu di pulpen hanya terdapat satu pegas sehingga lebih mudah dihitung gaya pegasnya, tapi bagaimana dengan beberapa buah pegas yang disusun membentuk rangkaian?

Rangkaian Pegas

Elastisitas rangkaian pegas merupakan susunan beberapa buah pegas baik disusun secara seri, paralel atau bahkan gabungan keduanya. 

Dalam rangkaian pegas, setidaknya ada dua rangkaian yang perlu Sobat Zenius ketahui, yaitu rangkaian seri dan paralel.

Contoh Soal Rumus Elastisitas Gaya Pegas

Nah, setelah mumet dengan semua rumus elastisitas dan gaya pegas ini, kita langsung masuk aja yuk ke contoh soalnya!

Contoh soal 1

Sebuah pegas sepanjang 20 cm ditarik dengan gaya 10 N menyebabkan panjang pegas menjadi 22 cm. Bila pegas tersebut ditarik dengan gaya F sehingga panjangnya menjadi 23 cm, besar gaya F adalah…

Pembahasan:

Pada soal ini, kalian hanya perlu membandingkan dua keadaan, yaitu keadaan 1 dan keadaan 2 yang diketahui 

F₁ = 10 N

Δx₁ = 22 cm – 20 cm = 2 cm

Δx₂ = 23 cm – 20 cm = 3 cm

Dua keadaan tersebut kita bandingkan dengan rumusan hukum hooke yaitu:

F₂ = 15 N

Contoh soal 2

Terdapat 4 buah pegas identik dengan masing-masing memiliki konstanta elastisitas 1600 N/m, 3 buah pegas disusun paralel dan diserikan dengan pegas ke-4. Kemudian beban w yang digantung menyebabkan rangkaian pegas secara keseluruhan mengalami perpanjangan sebesar 5 cm. Berat beban w adalah…

Pembahasan:

Pada soal di atas telah diketahui

K = 1600 N/m

Δx = 5 cm = 0,05 m

= k₁ + k₂ + k₃

     = k + k + k 

     = 3.k = 3.1600 = 4800 N/m

Sekarang hitung k totalnya

Untuk menentukan berat bendanya kita gunakan rumus hukum hooke

w = F = k . Δx

          = 1200 . 5×10⁻² = 60 N

Demikian penjelasan singkat mengenai rumus elastisitas gaya pegas dalam Fisika yang bisa Sobat Zenius pelajari dengan saksama.

Selain mendapatkan akses premium serta penyampaian yang mudah dicerna, elo juga akan menemukan beragam contoh soal menarik yang bisa dipelajari.

Gimana cara mendapatkannya? Elo tinggal buat akun Zenius terlebih dahulu di sini, lalu klik banner di bawah ini.

Ketikkan materi pelajaran yang mau elo pelajari,  lalu cari, deh, bab-bab yang elo tuju. 

Biar makin mantap, Zenius punya beberapa paket belajar yang bisa lo pilih sesuai kebutuhan lo. Di sini lo nggak cuman mereview materi aja, tetapi juga ada latihan soal untuk mengukur pemahaman lo. Yuk langsung aja klik banner di bawah ini!

Baca Juga Artikel Lainnya:

4 Rumus Gerak Harmonik Sederhana yang Mudah Dipahami

Rumus Energi Potensial dalam Fisika

Rumus Tegangan Elastisitas

Referensi

Sibejoo et al. 2015. Kumpulan Materi Panduan Terarah Fisika SMA/SMK. Bandung (ID): PT Mizan Pustaka.

Originally published: October 02, 2021
Updated by: Maulana Adieb & Arieni Mayesha