MAKALAH FISIKA (ELASTISITAS) MENGANALISIS PENGARUH GAYA PADA SIFAT ELASTISITAS BAHAN E3N : ETRIN ZULQARNAIN EKA SAPUTRA LINGGAR NIS :

(1)

MAKALAH FISIKA

(ELASTISITAS)

NAMA

: ETRIN ZULQARNAIN EKA SAPUTRA LINGGAR

NIS

: 998 24 767 10

KELAS : XI MIPA 1

2014

E3N

MENGANALISIS PENGARUH GAYA

PADA SIFAT ELASTISITAS BAHAN

(2)

Etrin Zulqarnain E.S.L ™ Menganalisis Pengaruh Gaya Pada Sifat Elastisitas Bahan 1

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Syukur Alhamdulillah kita panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan ridhaNya, sehingga dapat menyelesaikan makalah ini. Dan salam serta salawat kita kirimkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah mengantarkan manusia dari kegelapan menuju cahaya ridha Allah SWT.

Dalam proses pembuatan makalah ini juga tak lupa mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada guru pembimbing kami Ibu Muhaesinar S.pd yang selama ini telah mendidik dan mengajari tentang seluk beluk elastisitas hingga hal-hal yang mungkin selama ini kami tidak mengetahuinya dan tidak menghiraukannya. Dan juga kepada teman-teman yang setiap saat memberi motivasi serta dorongan untuk dapat menyelesaikan makalah ini.

Dalam makalah dilampirkan beberapa penjelasan serta bagian – bagian dari elastisitas. Selain itu, juga melampirkan beberapa contoh soal dan latihan soal yang sesuai dengan kurikulum yang kami pelajari.

Akhir kata saya ucapkan terima kasih dan memohon maaf yang sebesar-besarnya jikalau terdapat kesalahan dalam makalah ini. Karena sesungguhnya kesalahan itu hanya milik manusia dan kesempurnaan itu adalah milik Allah SWT semata. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua terkhususnya bagi kami pribadi. Amin.

Wassalamu ‘alaikum warahmatullahi wabarakatuh.

Parepare, 22 November 2014 Penyusun

(3)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... 1 DAFTAR ISI ... 2 BAB I PENDAHULUAN ... 3 A. Latar Belakang ... 3 B. Tujuan ... 3 BAB II PEMBAHASAN ... 4 A. Pengertian Elastisitas ... 5 B. Modulus Young ... 6

C. Sejarah Robert Hooke ... 8

D. Hukum Hooke ... 11

E.Energi Potensial Pegas ... 14

F.Susunan Pegas ... 15

BAB III PENUTUP ... 19

A.Kesimpulan ... 19

(4)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula setelah gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Benda–benda yang memiliki sifat elastis disebut benda elastis,sedangkan benda – benda yang tidak memiliki sifat elastis disebut bendaplastis. Sebagai contoh dari benda plastis yakni tanah liat dan plastisin.

B. Tujuan

Berdasarkan uraian di atas, maka penulis dapat memahami tujuan dari penyusunan makalah ini yaitu :

1. Memahami pengertian Elastisitas

(5)

BAB II

PEMBAHASAN

Elastisitas Hukum Hooke F = KΔL Tegangan Renggangan Modulus Young (E) Energi Potensial Pegas (Ep) Susunan Pegas : √ Paralel √ Seri Sejarah Robert Hooke

(6)

A. Pengertian Elastisitas

Suatu benda dikatakan memiliki sifat elastisitas jika benda itu diberi gaya kemudian gaya itu dihilangkan, benda akan kembali ke bentuk semula. Jika suatu benda tidak dapat kembali lagi ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja padanya dihilangkan, benda itu dikatakan plastis.

 Contoh benda yang elastis :

 Contoh benda yang plastis :

(7)

B. Modulus Young

Modulus Young didefinisikan sebagai hasil bagi antara tegangan (stress) dan regangan (strain)

 Stress atau tegangan dengan simbol  , didefinisikan sebagai gaya per satuan luas:



=

Keterangan :  = tegangan (N/m2)

F = Gaya (N ) A = Luas (m2)

 Strain atau regangan dengan simbol e didefinisikan sebagai

pertambahan panjang (L) dibagi panjang mula-mula (L0) :

Keterangan : e = Renggangan

L = Pertambahan panjang atau pendek (m) L0 = Panjang mula-mula (m)

(8)

Dengan demikian, Modulus Young (E) dapat dinyatakan dengan :

Contoh Soal :

Sebuah kawat tembaga dengan luas penampang 2 mm2_mempunyai Modulus Young 1,2 x 1010 _N/m2_{. Kawat tersebut direnggangkan} dengan gaya 160 N. Jika panjang kawat mula-mula 50 cm, tentukan pertambahan panjang kawat!

Jawaban : Diketahui : A = 2 mm2 _{= 2 x 10}-6_m2 E = 1,2 x 1010_N/m2 F = 160 N L0 = 50 cm = 0,5 m Ditanyakan : L = …. ?

(9)

Etrin Zulqarnain E.S.L ™ Menganalisis Pengaruh Gaya Pada Sifat Elastisitas Bahan 8 Penyelesaian

cm

Jadi, pertambahan panjang kawat adalah _cm

C. Sejarah Robert Hooke ( 1635 – 1703 )

Robert Hooke lahir di Freshwater, Isle of Wight, Inggris pada tanggal 18 Juli 1635, ia adalah seorang penemu, ahli kimia dan matematika, arsitek serta filsuf. Ia adalah putra seorang pendeta. Ayahnya bernama John Hooke seorang kurator pada museum Gereja All Saints. Pada masa kecil Hooke belajar pada ayahnya. Karena orang tuanya miskin, Hooke tidak leluasa untuk memilih tempat belajar dan akhirnya dia tertarik dengan seni, dan kemudian ia dikiriiim ke London untuk belajar pada seorang pelukis Peter Lely. Ia kemudian berubah minat dan akhirnya ia mendaftarkan diri di sekolah Westminter untuk belajar karya-karya klasik dan matematika. Selanjutnya ia belajar di Universitas

(10)

Oxford selama dua tahun dan kemudian ia ditunjuk sebagai asisten Robert Boyle berkat rekomendasi Profesor Kimia Thomas Willis yang membimbing Hooke.

Robert Boyle ketika itu baru datang dari Oxford dan sedang mencari asisten untuk membantu dalam pembuatan pompa udara. Robert Hooke menghabiskan waktu dengan Boyle selama dua dekade dan menghasilkan kemajuan luar biasa pada bidang mekanika.

Pada tahun 1662, Hooke diterima sebagai anggota Curator Royal Society tugas utamanya adalah mengusulkan dan membuat beberapa macam percobaan untuk diajukan pada pertemuan mingguan kelompok itu. Dua tahun berikutnya, Hooke menduduki posisi sebagai profesor bidang geometri pada Gresham Collage, menggantikan posisi Issac

Borrow yang mundur dari jabatan itu. Di tengah kesibukannya sebagai Kurator Royal Society pada tahun 1665 Hooke menerbitkan buku yang diberi judul Mikrographia, buku ini yang merupakan buku bidang biologi disebut-sebut sebagai buku yang hanya dibuatnya, tetapi juga berisi sejumlah yang indah dan tidak lazim dari seorang yang memiliki keahlian menggambar.

Kepiawaian Hooke sebagai ilmuan yang serba bisa ditunjukkan pada tahun 1666, ketika terjadi kebakaran besar di kota London. Hooke yang memiliki kemampuan menggambar seperti layaknya seorang arsitek

(11)

membuat master plan dan perencanaan kembali gedung-gedung yang telah rusak karena terbakar. Dewan kota kemudian memilih Hooke untuk menjadi perencana pembangunan kota dibawah pengawsan Sir Cristopher Wren, salah seorang yang kemudian menjadi sahabat dekat Hooke menemukan peran oksigen dalam sistem pernapasan.

Robert Hooke memiliki perhatian yang sangat luas di bidang keilmuan, mulia dari astronomi sampai geologi, hukum kekekalan (elastisitas) masih memakai namanya. Ia memberikan sumbangan besar ke arah menerangkan gerakan planet dengan mengatakan bahwa orbit planet-planet itu akibat dari gabungan inersia menuruni garis lurus dan gaya tarik matahari.

Hukum Hooke yang ditemukan dengan rumus dimana tanda (-) menyatakan bahwa arah F berlawanan denagn arah perubahan panjang x. Menurut Hooke , dengan x diukur dengan posisi keseimbangan pegas. Tanda (-) menunjukkan bahwapegas diregangkan (L > 0), gaya yang dikerjakan pegas mempunyai arah sehingga menyusutkan

Sebaiknya, waktu mendesak pegas (L < 0), gaya pegas pada arah L yang positif sedangkan k disebut konstanta pegas, mempunyai dimensi gaya/panjang.

Robert Hooke dapat dikatakan hidupnya kurang bahagia. Ia mudah tersinggung terutma jika ia curiga bahwa seseorang akan mencuri idenya,

(12)

sering sakit dan terus menerus menderita sakit pencernaan, pusing dan tidak bisa tidur, bahkan tidurnya hanya tiga atau empat jam di malam hari. Ia juga menderita penyakit diabetes yang menahun, kakinya meradang dan menjadi buta pada tahun 1702 dan satu tahun berikutnya, tepatnya pada tanggal 3 Maret 1703 Robert Hooke meninggal dunia di Gresham College London Inggris.

D. Hukum Hooke

Benda elastisitas juga memiliki batas elastisitas tertentu. Andaikan benda elastis diberi gaya tertentu dan kemudian dilepaskan. Jika bentuk benda tidak kembali ke bentuk semula, berarti berarti gaya yang diberikan telah melewati batas elastisitasnya. Keadaan itu juga dinamakan keadaan plastis.

Jika kita menarik ujung pegas, sementara ujung yang lain terikat tetap, pegas akan bertambah panjang. Jika pegas kita lepaskan, pegas akan kembali ke posisi semula akibat gaya pemulih Fr .

Pertambahan panjang pegas saat diberi gaya akan sebanding dengan besar gaya yang diberikan. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke, yang menyatakan bahwa:

“ jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka perubahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya”

(13)

Gambar Pengaruh Gaya (F) Terhadap Perubahan Panjang Pegas (ΔL)

Besar gaya Fr pemulih sama dengan besar gaya yang diberikan, yaitu F,tetapi arahnya berlawanan :

Fr = -F

Berdasarkan hukum Hooke, besar gaya pemulih pada pegas yang ditarik sepanjang (ΔL) adalah :

Fr = -k

Δ

L

k = konstanta yang berhubungan dengan sifat kekakuan pegas.

Persamaan tersebut merupakan bentuk matematis hukum Hooke. Dalam SI, satuan k adalah N/m. Tanda negatif pada persamaan

(14)

menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan simpangan pegas.

Contoh Soal :

Benda bermassa 4,5 kg digantungkan pada pegas sehingga pegas itu bertambah panjang sebesar 9 cm. Berapakah tetapan pegas tersebut?

Jawab : Diketahui: m = 4,5 kg g = 10 m/s2 L = 9 cm. Penyelesaian : F = kL mg = kL (4,5 kg)(10 m/s2) = (k)(0,09 m)

(15)

E. Energi Potensial Pegas

Menurut hukum Hooke, untuk meregangkan pegas sepanjang

ΔL diperlukan gaya sebesar F. Ketika teregang, pegas memiliki energi potensial, jika gaya tarik F dilepas, pegas akan melakukan usaha sebesar W=FΔL

Grafik hubungan antara gaya F yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang pegas ΔL

Gambar diatas menunjukkan grafik hubungan antara besar gaya yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang pegas. Energi

potensial pegas dapat diperoleh dengan menghitung luas daerah di bawah kurva. Jadi :

(16)

F. Susunan Pegas

Susunan pegas terbagi atas 2, yaitu susunan pegas secara seri dan susunan pegas secara parallel.

 Susunan Pegas Secara Seri

Misalkan kita menyambungkan dua pegas dengan konstanta k1 dan k2. Sebelum diberi beban, panjang masing-masing pegas adalah l1 dan l2. Ketika diberikan beban seberat , maka panjang pegas atas bertambah sebesar L1 dan panjang pegas bawah bertambah sebesar L2 Berarti, pertambahan panjang total pegas adalah L=L1 + L2.

Gaya yang bekerja pada pegas atas dan pegas bawah sama besar. Gaya tersebut sama dengan gaya yang diberikan oleh beban, yaitu w = m.g berarti :

(17)

Jika kef adalah konstanta pengganti untuk susunan dua pegas di atas, maka berlaku :

L=L1 + L2.

atau

Dengan menghilangkan w pada kedua ruas, maka kita peroleh konstanta pegas pengganti yang memenuhi persamaan :

 Susunan Pegas Secara Paralel

Dua pegas yang tersusun secara paralel seperti tampak pada Gambar. Sebelum mendapat beban, panjang masing-masing pegas adalah L0. Ketika

(18)

diberi beban, kedua pegas mengalami pertambahan panjang yang sama besar, yaitu L. Gaya w yang dihasilkan oleh beban terbagi pada dua pegas, masing-masing besarnya F1 dan F2.

Berdasarkan hukum Hooke, diperoleh : F1 = k1 L

F2 = k2 L

Jika kef adalah konstanta efektif pegas, maka terpenuhi

w = k

ef



L

Gaya ke bawah dan total gaya ke atas pada beban harus sama sehingga w = F1 + F2

atau

kef L = k1 L + k2 L

Dengan menghilangkan L pada kedua ruas diperoleh

(19)

Contoh Soal :

Dua pegas identik memiliki tetapan pegas 600 N/m. Tentukanlah konstanta system pegas jika:

a. disusun seri b. disusun parallel Jawab Diketahui: k1 = k2 600 N/m.

(20)

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

- Elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali bentuk

semula setelah gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan.

- Modulus Young didefinisikan sebagai hasil bagi antara tegangan

(stress) dan regangan (strain).

- Jika bentuk benda tidak kembali ke bentuk semula, berarti berarti

gaya yang diberikan telah melewati batas elastisitasnya. Keadaan itu juga dinamakan keadaan plastis.

B. Saran

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu, kritik dan saran dari Dosen serta teman-teman sekalian yang sifatnya membangun sangat kami harapkan demi perbaikan dan kesempurnaan makalah ini.