My.Life: Konstanta Gaya Pegas

Materi konstanta gaya pegas sebenarnya telah banyak disinggung dibangku sekolah kita, namun yang kita pelajari itu bisa dikatakan hanya pengenalan atau dasarnya saja. Tapi jika kalian melanjutkan ke pendidikan yang lebih tinggi bagian IPTEK (ipa) khususnya dibidang engineering maka kita akan dihadapkan pada materi yang lebih dalam mengenai konstanta gaya pegas.

Bahkan tidak sedikit jurusan yang menyediakan fasilitas laboratorium yang mengkaji atau mengamati kejadian-kejadian yang berhubungan dengan konstanta gaya pegas melalui praktek uji coba secara langsung.

Nah sobat, sebelum kita melakukan uji coba ada baiknya kita mengetahui beberapa materi mengenai konstanta gaya pegas agar percobaan dapat berjalan baik serta kita dapat mengetahui point yang harus kita amati. Kebetulan saya memiliki teman asisten pada lab fisika dasar kita sebut saja namanya si ali husain (Billy) yang menjaskan materi mengenai konstabta gaya pegas.

Berikut saya akan berikan contoh tugas pendahuluan atau makalah konstanta gaya pegas, tapi ada baiknya kalian membukanya melalui pc kalian agar format penulisannya lebih jelas.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam berbagai hal yang kita lakukan sehari-hari tidak terlepas dari prinsip-prinsip fisika. Salah satu contohnya adalah pegas yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk kebutuhan tertentu, contoh dari prinsip fisika yang diterapkan adalah prinsip Hukum Hooke. Selain itu pegas juga diterapkan dalam banyak kontruksi yang gunanya agar suatu kontruksi berfungsi dengan baik. Pegas merupakan salah satu contoh benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanik serta berfungsi untuk menerima beban dinamis dan memiliki sifat keelastisitan. Elastis adalah kemampuan suatu benda kembali ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Pada benda- benda elastis seperti pegas juga memiliki batas elastisitas, contohnya pegas apabila ditarik melebihi batas tertentu maka pegas itu tidak akan elastis lagi.

Suatu pegas jika diberi beban dan simpangan akan menciptakan suatu gerak harmonik, gerak ini terjadi karena dipengaruhi oleh gaya yang berasal dari pegas, gaya tersebut juga dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu dari besarnya jarak simpangan yang diberikan pada pegas dan faktor nilai tetapan pegas itu sendiri. Faktor nilai tetapan pegas itu juga mempengaruhi periode yang dialami oleh pegas tersebut sehingga dapat mempengaruhi frekuensi dari pegas tersebut. Setiap pegas memiliki nilai konstanta yang berbeda – beda tergantung gaya yang diberikan dan pertambahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut. Dimana pada penentuan konstanta pegas dapat dilakukan dengan cara statis dan dinamis. Dengan cara ini dapat dilihat hubungan massa terhadap periode getaran suatu pegas, getaran ini akan menyebabkan adanya periode dan amplitudo dan juga percepatan yang arahnya selalu menuju ke titik setimbang.

1.2 Tujuan

1.2.1 Tujuan Instruksi Umum ( TIU )

1. Mahasiswa dapat memahami peristiwa gerak harmonik pada pegas

1.2.2 Tujuan Instruksi Khusus ( TIK )

1. Mahasiswa dapat memahami arti waktu/periode getaran dan

frekuensi getaran (osilasi).

2. Mahasiswa dapat mengamati pengaruh simpangan dan massa

terhadap getaran.

3. Mahasiswa dapat menghitung besarnya konstanta gaya pegas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Pegas

Pegas adalah benda elastis dari kawat logam atau lilitan batang yang berbentuk silinder yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas memiliki sifat keelastisitasan. Elastisitas adalah sifat dari benda yang cenderung kembali kekeadaan semula setelah mengalami perubahan bentuk karena mendapat gaya dari luar berupa tarikan,tekanan, dan dorongan. Jika sebuah pegas ditarik dengan gaya tertentu, maka panjangnya akan berubah. Semakin besar gaya tarik yang bekerja, semakin besar pertambahan panjang pegas tersebut. Ketika gaya tarik dihilangkan, pegas akan kembali ke keadaan semula. Dalam kehidupan sehari-hari pegas sudah umum digunakan, seperti dalam springbed, jam tangan, dan sepeda motor. Jika beberapa pegas ditarik dengan gaya yang sama, pertambahan panjang setiap pegas akan berbeda. Perbedaan ini disebabkan oleh karakteristik setiap pegas. Karateristik suatu pegas dinyatakan dengan konstanta pegas (k).

2.2 Konstanta Pegas

Konstanta pegas merupakan karakteristik dari suatu pegas. Besarnya konstanta pegas dipengaruhi oleh besarnya gaya pemulih. Dan gaya tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu faktor dari besarnya jarak simpangan yang diberikan pada pegas dan oleh faktor tetapan pegas itu sendiri. Faktor nilai tetapan pegas itu juga mempengaruhi periode yang dialami oleh pegas tersebut sehingga juga dapat mempengaruhi frekuensi dari pegas tersebut.

Pada eksperimennya, Hooke menemukan adanya hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas yang dikenai gaya. Besarnya gaya sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Hukum Hooke menyatakan bahwa jika pada sebuah pegas bekerja sebuah gaya, maka pegas tersebut akan bertambah panjang sebanding dengan besar gaya yang bekerja padanya. Secara matematis, hubungan antara besar gaya yang bekerja dengan pertambahan panjang pegas dapat dituliskan sebagai berikut:

F = -k . x

Dimana:

F = Gaya yang bekerja (N)

k = Konstanta gaya pegas (N/m)

x = Perubahan panjang pegas (m)

Persamaan inilah yang disebut dengan Hukum Hooke. Tanda negatif (-) dalam persamaan menunjukkan berarti gaya pemulih berlawanan arah dengan arah perpanjangan. Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas , berarti pertambahan panjang pegas sebanding dengan gaya tariknya.

Untuk menentukan nilai dari tetapan pegas tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu cara statis dan cara dinamis. Cara statis merupakan cara yang digunakan untuk menetukan nilai konstanta pegas dengan menghitung pertambahan panjang pegas ketika diberi beban (W). Dengan cara statis maka akan dapat dilihat pengaruh pertambahan massa terhadap perubahan panjang pegas. Sedangkan cara dinamis adalah cara yang digunakan apabila pegas yang diberi beban tadi dihilangkan bebannya maka pegas akan mengalami getaran dengan periode tertentu. Dengan cara ini dapat dilihat hubungan massa terhadap periode getaran suatu pegas. Jika beban yang digantungkan pada pegas dalam keadaan setimbang, kemudian diberi sedikit usikan dengan menarik massa kebawah atau menekannya keatas kemudian melepaskannya kembali, maka pegas akan mengalami getaran. Getaran ini akan menyebabkan adanya periode dan amplitudo dan juga percepatan yang arahnya selalu menuju ketitik setimbang. Perlu diketahui bersama, gaya luar yang bekerja terhadap pegas mengikuti kaidah hukum 2 Newton dimana persamaan matematisnya:

jika persamaan di atas kita sederhanakan maka akan diperoleh:

Dimana :

= frekuensi sudut dan getaran

k = konstanta pegas (N/m)

m = Massa (kg)

Setelah itu kita tinggal menentukan persamaan periodenya dan dihasilkan:

2.3 Susunan Pegas

Konstanta pegas dapat berubah nilainya, apabila pegas - pegas tersebut disusun menjadi rangkaian. Sebuah pegas yang diberi gaya akan mengalami pertambahan panjang sesuai gaya yang diberikan padanya jika gaya di berikan pada pegas tidak melampaui batas renggangan pegas maka gaya berbanding lurus dengan pertambaha panjangnya. Besar konstanta total rangkaian pegas bergantung pada jenis rangkaian pegas, yaitu rangkaian pegas seri atau paralel.

a. Rangkaian Pegas Seri

Secara umum, konstanta total pegas yang disusun seri dinyatakan dengan persamaan :

Dimana :

ks = konstanta pegas pengganti (N/m)

k1 = konstanta pegas 1 (N/m)

k2 = konstanta pegas 2 (N/m)

Dengan menggunakan hukum hooke dan kedua prinsip susunan seri, kita dapat menentukan hubungan antara tetapan pegas pengganti seri kseri dengan tetapan tiap-tiap pegas (k1dan k2).

b. Rangkaian Pegas Paralel.

Jika rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar F, setiap pegas akan mengalami gaya tarik sebesar F1 dan F2, pertambahan panjang s sebesar Δx1 dan Δx2. Secara umum, konstanta total pegas yang dirangkai parallel dinyatakan dengan persamaan :

Dimana:

K_n= konstanta pegas ke- n

k1 = konstanta pegas 1 (N/m)

k2 = konstanta pegas 2 (N/m)

2.4 Besaran dan Rumus dalam Hukum Hooke dan Elastisitas

a. Tegangan

Tegangan merupakan keadaan dimana sebuah benda mengalami pertambahan panjang ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya sedangkan ujung lainnya ditahan. Contohnya, misal seutas kawat dengan luas penampang x m², dengan panjang mula-mula x meter ditarik dengan gaya sebesar N pada salah satu ujungnya sedangkan pada ujung yang lain ditahan maka kawat akan mengalami pertambahan panjang sebesar x meter. Fenomena ini mengambarkan suatu tegangan yang mana dalam fisika disimbolkan dengan σ dan secara matematis dapat ditulis seperti berikut ini.

Dimana:

F = Besar gaya tekan/tarik (N)

A = Luas penampang (m²)

= Tegangan (N/m²)

b. Regangan

Regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dengan panjang awal kawat dalam x meter. Regangan dapat terjadi dikarenakan gaya yang diberikan pada benda ataupun kawat tersebut dihilangkan, sehingga kawat kembali ke bentuk awal. Hubungan ini secara matematis dapat dituliskan seperti dibawah ini.

Dimana:

e = Regangan

Dl = Pertambahan panjang benda(m)

l0 = Panjang mula-mula (m)

c. Modulus Elastisitas (Modulus Young)
Dalam fisika, modulus elastisitas disimbolkan dengan E. Modulus elastisitas menggambarkan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami bahan. Dengan kata lain, modulus elastis sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik regangan.

Dimana:

E = Modulus elastisitas (N/m²)

e = Regangan

σ = Tegangan (N/ m²)

2.4 Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas adalah energi yang ada pada suatu benda di sebabkan karena posisi benda tersebut atau posisi tinggi bendatersebut dari tanah. Sedangkan energi pegas adalh energi yang dimiliki oleh benda yang memiliki potensial atau benda yang elastis yang mempunyai potensi. Sebuah pegas yang ditarik dengan gaya F, menyebabkan pegas meregang (bertambah panjang). Besarnya energi yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sama dengan energi yang tersimpan pada pegas, yaitu Energi Potensial Pegas. Jadi untuk menghitung energi potensial pegas digunakan rumus :

W= Ep = ½ k ( Δx )²

Dimana :

W = Usaha (Nm)

Ep = Energi Potensial ( Nm )

K = Konstanta gaya pegas ( N/m )

BAB III

PROSEDUR KERJA

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1. Pegas statis

2. Pegas dinamis

3. Ember kecil

4. Beban

5. Stopwatch

3.2 Prosedur Kerja

1. Timbanglah massa ember, massa pegas dan massa beban.

2. Gantunglah ember pada pegas dan atur sedemikian rupa sehingga jarum menunjukkan skala 0.

3. Berikan beban kedalam ember beberapa kali dan setiap kali penambahan beban, maka penunjukkan jarum harus dicatat.

4. Keluarkan beban dan ulangi prosedur 3 beberapa kali sesuai petunjuk asisten.

5. Untuk kondisi dinamis, gantungkan ember, atur posisi jarum agar membelakangi mistar.

6. Masukkan satu beban lalu getarkan naik turun, tunggu hingga getaran yang terjadi stabil, ukur waktu getaran untuk interval tertentu (sesuai petunjuk asisten).

7. Tambahkan beban dalam ember lalu ulangi seperti prosedur 6, lakukan penambahan beban beberapa kali sesuai petunjuk asisten.

8. Ulangi prosedur 6 dan 7 beberapa kali sesuai petunjuk asisten.

BAB IV

TUGAS PENDAHULUAN

4.1 Pertanyaan

1. Apa yang dimaksud dengan konstanta, gaya, pegas, dan konstanta gaya pegas itu sendiri!

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan periode getaran dan frekuensi getaran!

3. Jelaskan pengaruh massa terhadap simpangan dan getaran!

4. Jelaskan perbedaan dari pegas statis dan pegas dinamis serta cantumkan contoh dalam kehidupan sehari-hari!

5. Jelaskan bunyi dari Hukum Hooke serta tuliskan persamaannya!

6. 4 buah pegas masing-masing memiliki nilai konstanta 100 N/m, 300 N/m, 400 N/m dan 500 N/m. Jika ke-4 pegas tersebut berbentuk seri. Tentukan konstanta pegas penggantinya beserta dengan gambar!

7. Jelaskan penerapan percobaan konstanta gaya pegas di jurusan anda!

DAFTAR PUSTAKA

Halliday,David.1999. Fisika. Jakarta:Erlangga.

Ishaq, Mohammad.2007. Fisika Dasar Edisi 2.Bandung: Graha Ilmu.

Resnick Halliday.1989.Dasar-Dasar Fisika Jilid 1.Jakarta Erlangga

Tim Fisika Dasar.2015.Panduan Praktikum Fisika Dasar 1. Surabaya : Unipress Unesa

Orang lain juga menelusi

artikel pengertian konstanta pegas

rumus konstanta pegas dan contohnya

praktikum gaya pegas

satuan konstanta pegas