elastisitas zat padat dan hukum hooke

tugas proyek fisika kelas XI semester ganjil
guru indri dayana,M.Si

materi pembelajaran : elastisitas zat padat dan hukum hooke

tujuan pembelajaran :mengetahui apa itu konsep elastisitas,pengertian dari tegangan tarik,regangan tarik,modulus young,modulus geser, serta mengetahui konsep hukum hooke,sususan seri dan paralel dan dapat mengerjakan soal soal elastisitas zat padat dan hukum hooke.

konsep elastisitas

1. apakahyang dimaksud dengan elastisitas?
elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang dikerjakan pada benda dihilangkan.

2.tegangan tarik
tegangan tarik yang dialami oleh suatu benda didefinisikan sebagai hasil bagi besarnya gaya tarik yang dialami benda dengan luas penampang benda

Keterangan:

F : besar gaya tekan/tarik (N)
A : luas penampang (m²)
σ : tegangan (N/m²)

3 regangan tarik
didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang benda dengan panjang awal benda.

Keterangan:

ε : regangan strain (tanpa satuan)
ΔX : pertambahan panjang (m)
X : panjang mula-mula (m)

4 modulus young
didefinisikan sebagai hasil bagi antara tegangan tarik dengan regangan tarik

Keterangan:

E : modulus Young (N/m² atau Pascall)

5 modulus geser
ukuran yang menyatakan elastisitas suatu benda(bahan) padat terhadap perubahan geser dinamakan modulus geser

SS==F/AΔx/hF×hA×Δx$$$$

N/m2

6 modulus bulk

secara fisis,ukuran yang menyatakan elastisitas suatu bahan padat(termasuk cair dan gas)terhadap perubahan volume dinamakan modulus bulk

BS==ΔF/AΔV/ViΔP×ViΔV$$$$

hukum hooke
gagasan yang diperkenalkan oleh Robert Hooke yang menyelidiki hubungan antar gaya yang bekerja pada sebuah pegas/benda elastis lainnya supaya benda tersebut dapat kembali ke bentuk semua atau tidak melampaui batas elastisitasnya.



Keterangan:
F = Gaya luar yang diberikan (N)
k = Konstanta pegas (N/m)
Δx = Pertanbahan panjang pegas dari posisi normalnya (m)


susunan pegas

1.susunan seri
Jika dua buah pegas yang mempunyai tetapan pegas yang sama dirangkaikan secara seri, maka panjang pegas menjadi 2x. Oleh sebab itu, persamaan pegasnya yaitu sebagai berikut

Sedangkan persamaan untuk n pegas yang tetapannya dan disusun seri ditulis seperti berikut ini.

2. susunan paralel

Jika pegas disusun secara paralel, panjang pegas akan tetap seperti semula, sedangkan luas penampangnya menjadi lebih 2x dari semula bila pegas disusun 2 buah. Adapun persamaan pegas untuk dua pegas yang disusun secara paralel, yaitu:

Sedangkan persamaan untuk n pegas yang tetapannya sama dan disusun secara paralel, akan dihasilkan pegas yang lebih kuat karena tetapan pegasnya menjadi lebih besar. Persamaan pegasnya dapat ditulis sebagai berikut.

berikut adalah contoh soal

1. Sebuah pegas yang bersifat elastis memiliki luas penampamg 100 m2. Jika pegas ditarik dengan gaya 150 Newton. Tentukan tegangan yang dialami pegas !
Diketahui :
A : 100 m2
F : 150 N
Ditanya :
σ . . . ? 
Jawab :
σ : F / A
σ : 150 N / 100 m2
σ : 1.5 N/m2

2. Sebuah kawat yang panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 100 Newton. Yang menyebabkan pegas bertambah panjang 10 cm. Tentukan regangan kawat !
Diketahui :
Lo : 100 cm
ΔL : 10 cm
F : 100N
Ditanya :
e . . . . ?
jawab :
e : ΔL /

Lo
e : 10 cm / 100 cm
e : 0.1 

3. Diketahui panjang sebuah pegas 25 cm. Sebuah balok bermassa 20 gram digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukan modulus elastisitas jika luas penampang pegas 100 cm2 !
Diketahui :
Lo : 25 cm
ΔL : 5 cm
m : 20 gram : 0.02 kg
F : w : m . g : 0.02(10) : 0.2 N
A : 100 cm : 0.01 m
Ditaya :
E . . . .?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL/Lo)
E : ( 0.2 N/ 0.01 m2) / (5 cm /25 cm )
E : (20 N /m2 )/ (0.2)
E : 100 N/m2

4. Sebuah pegas panjangnya 20 cm. Jika modulus elastisitas pegas 40 N/m2 dan luas ketapel 1 m2. Tentukan besar gaya yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 5 cm
Diketahui :
Lo: 20 cm
E : 40 N/m2
A : 1 m2
ΔL : 5 cm
Ditanya :
F . . . . ?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL / Lo)
40 N/m2: (F / 1 m2) / (5cm/20 cm)
40 N/m2 :( F/ 1 m2 ) / ¼
160 N/m2 : F/1 m2
F : 160 N

Soal Hukum Hooke dan Pembahasannya

1. Sebuah balok yang bermassa 225 gram digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah panjang 35 cm. Berapa panjang pegas mula-mula jika konstanta pegas 45 N/m ?
Di ketahui :
m = 225 gram =0,225 kg
X2 = 35 cm
K : 45 N/m
Ditanya :
X1 . . . .
Jawab :
F = k . Δx
F = w = m. g = 0.225 kg . 10s/m2 = 2.25 N
F = k . Δx
2.25 N = 45 N/m .Δx
2.25 N / 45 N/m = Δx
0.05 m = Δx
5 cm = Δx
Δx = x2 – x1
5 cm = 35 cm – x1
30 cm = x1
Jadi panjang pegas mula-mula 30 cm

2. Konstansta dua buah pegas yang dihubungkan secara paralel 100 N/m. jika sebuah pegas dengan konstanta 200 N/m digantungkan pada pegas peralel tersebut. Tentukan pertambahan panjang pegas jika beban bermassa 3 kg digantungkan
pada pegas

tersebut ?
Di ketahui :
K1 = 100 N/m
K2 = 200 N/m
m : 3 kg
ditanya :
Δx . . . . ?
Jawab :
Kp = k1 + k2
Kp = 100 N/m + 200 N/m
Kp = 300 N/m
F = w = m . g = 3 kg (10m/s2) = 30 N
F = k . Δx
30 N = 300 N/m . Δx
30 N / (300N/m) = Δx
0.1 m = Δx
10 cm = Δx
Jadi pertambahan panjang pegas tersebut adalah 10 cm.

berkut adalah latihan latiahn soal tentang elastisitas zat padat dan hukum hooke

1. kawat A dan B terbuat dari bahan yang berbeda. modulus elastisitas kawat A dua kali modulus elastisitas  kawat B. Panjang kawat A tiga kali panjang kawat B. Apabila kedua kawat berdiameter sama dan tetapan gaya B sebesar 600N/m, kawat A memiliki tetapan gaya sebesar . .

2. empat buah pegas disusun seperti pada gambar.

tetapan gaya pegas total adalah .

3. Seutas kawat logam berdiameter 1,4 mm dan panjang 60 cm digantungi beban bermassa 100 gram. Kawat tersebut bertambah panjang 0,3 mm. Apabiia percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2, hitunglah:
a. tegangan,
b. regangan, dan
c. modulus Young bahan

4.. jika ditarik dengan gaya 100 N pegas bertambah panjang 5 cm. berapakah energy potensial pegas yang di perlukan agar pegas bertambah panjang 15 cm?

sampai disini saja.. semoga bermanfaat.