LEMBAR KERJA SISWA ELASTISITAS

(1)

LKS ELASTISITAS Page 1

LEMBAR KERJA SISWA

ELASTISITAS

LEMBAR KERJA SISWA

( LKS 01)

TUJUAN KEGIATAN

MATERI PELAJARAN : HUKUM HOOKE DAN ELASTISITAS

STANDAR KOMPETENSI : MENGANALISA GEJALA ALAM DAN KETERATURANNYA DALAM

CAKUPAN MEKANIKA BENDA TITIK KOMPENSI DASAR : MENGANALISA HUBUHNGAN

ANTARA GAYA PADA SIFAT

ELASTISITAS BAHAN

1. Menentukan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang benda elastis (Pegas)

(2)

Jam Timbangan neraca

Kasur Shockbreaker

Alat olah raga

MANFAAT PEGAS DALAM

KEHIDUPAN SEHARI-HARI

(3)

Sifat Benda Elastis

Dan Non Elastis

1. Tujuan Percobaan

Untuk membedakan sifat benda elastis dan non elastis

2. Alat-alat Percobaan

Pegas Karet Gelang Tanah Liat Plastisin Tembaga

(4)

3. TEORI

Jika pegas ditarik ke kanan maka pegas akan meregang dan bertambah panjang (gambar 1). Jika gaya tarik tidak sangat besar, ditemukan bahwa pertambahan panjang pegas sebanding dengan besar gaya tarik (F). Dengan kata lain, semakin besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas. Perbandingan besar gaya tarik (F) terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan.

Perbandingan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan, yang ditandai oleh kemiringan grafik yang sama (gambar 2). Jika anda menarik karet gelang atau karet ban sampai batas tertentu, karet tersebut bertambah panjang. Setelah tarikanmu dilepaskan, panjang karet kembali seperti semula.Demikian juga ketika anda merentangkan pegas, pegas tersebut bertambah panjang.Setelah dilepaskan, panjang pegas kembali seperti semula. Pegas atau karet bertambah panjang ketika ditarik dan panjangnya kembali seperti semula setelah tarikan

(5)

PRINSIP

dilepaskan karena pegas atau karet bersifat elastis. Elastis atau elastisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali ke bentuknya semula ketika gaya yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Pernah mengunyah permen karet? Jika permen karet ditarik menggunakan kedua tangan anda, permen karet bertambah panjang.Setelah tarikanmu dilepaskan, bentuk permen karet tetap seperti itu atau panjang permen karet tidak kembali seperti semula.Demikian juga plastisin, tanah liat dll.Benda-benda seperti permen karet, plastisin dan tanah liat disebut sebagai benda plastis. Benda elastis seperti pegas juga bisa berubah menjadi plastis jika ditarik dengan gaya yang besar dan melewati batas elastisnya.

k merupakan konstanta pegas atau koofisien elastisitas pegas atau ukuran kelenturan pegas. Jika besar gaya yang dikerjakan pada pegas melewati batas elastisitas pegas maka setelah gaya dihilangkan panjang pegas tidak kembali seperti semula. Hukum hooke hanya berlaku hingga batas elastisitas. Batas elastisitas pegas merupakan gaya maksimum yang dapat diberikan pada pegas sebelum pegas berubah bentuk secara tetap dan panjang pegas tidak dapat kembali seperti semula. Jika besar gaya terus bertambah maka

(6)

LKS ELASTISITAS Page 6 pegas rusak. Grafik berlakunya hukum Hooke, batas elastis, batas plastis dan titik patah dapat dilihat pada gambar di bawah.

(7)

3. LANGKAH-LANGKAH

PERCOBAAN

a. Ambillah karet gelang, lalu berikan gaya (tarik) dan amati apa yang terjadi (catat pada tabel)

b. Ambillah pegas, lalu berikan gaya (tarik) dan amati apa yang terjadi (catat pada tabel )

(8)

LKS ELASTISITAS Page 8 c. Ambillah Tanah liat, lalu berikan gaya (tarik) dan amati apa yang terjadi.lalu (catat pada tabel ). Manakah benda yang tergolong elastis dan benda non elastis.

(9)

Tabel

Pengamatan

No Nama benda

Sifat Benda Posisi Benda Elastis Non Elastis Berubah Bentuk Bentuk Asli Benda 1 Karet Gelang 2 Pegas 3 Tanah Liat 4 Kawat Tembaga 5 Plastisin

(10)

4. Pertanyaan

a. Apakah yang dimaksud dengan elastisitas?

……… ……… b. Mengapa benda-benda tersebut dapat berubah bentuk? ……… ……… ………

c. Sebutkan contoh-contoh benda lain yang memiliki sifat elastis dan non elastis dalam kehidupan sehari-hari?

……… ...………

5. Buatlah kesimpulan dari hasil percobaan diatas

……… ……… ……… ………

(11)

Jelaskan percobaan yang

Membuktikan bahwa pegas

adalah contoh benda elastis

Membuktikan bahwa pegas adalah salah satu contoh benda elastis

Alat-alat yang Digunakan

1. ………. 2. ………. 3. ……….. 4. ………. Langkah percobaan Mula-mula pegas di ………. ……….. Setelah itu pegas diberi

………. ………..

(12)

LKS ELASTISITAS Page 12 Pemberian beban dimaksudkan sebagai pemberian ………

kepada pegas. Gaya tersebut sebesar gaya ……… ……… Setelah diberi gaya, ukuran pegas berubah, yaitu Bertambah ………. Berarti dengan diberi gaya bentuk pegas menjadi …...………..……… Selanjutnya beban dilepaskan, artinya pegas tidak lagi dikenakan ……… ternyata bentuk pegas kembali ke ………. Berdasarkan yang telah dilakukan, ternyata jika pegas diberi ………..akan mengalami perubahan bentuk, dan jika gaya dihilangkan pegas akan kembali ke ………. kenyataan ini membuktikan bahwa pegas sebagai salah benda ………

(13)

Tegangan dan Regangan

Mari lanjutkan dengan belajar tentang tegangan dan regangan

Tujuan Pembelajaran

Setelah kamu mempelajari tegangan , regangan, dan modulus elastisitas kamu akan dapat

1. Menyebutkan pengertian tegangan suatu benda 2. Menyebutkan pengertian regangan suatubenda 3. Menjelaskan pengertian batas elastisitas benda 4. Mengukur tegangan benda

5. Mengukur regangan benda

6. Menentukan modulus elastisitas berdasarkan hasil pengukuran tegangan dan regangan.

7. Menyelesaikan soal-soal: tegangan, regangan, dan elastisitas.

(14)

Perhatikan demonstrasi yang dilakukan

guru

Jenis-jenis Perubahan Bentuk dan Hubungan Antara Gaya dan Pertambahan panjang.

Tegangan , regangan dan modulus elastisitas.

Selanjutnya Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut:

A. Sifat Elastisitas Bahan

1. Suatu benda dikatakan elastis jika

……….. ……….. ………

(15)

5. Besaran-besaran yang berhubungan dengan keelastisitasan suatu benda:

a. Tegangan (Stress)

yaitu besarnya gaya yang bekerja tiap satu satuan luas penampang.

penampang Luas tarik Gaya Stress  A F Atau: A F   (N/m2) b. Regangan (Strain)

(16)

LKS ELASTISITAS Page 16 yaitu perbandingan antara perubahan

panjang dengan panjang mula-mula benda.

... ... ... panjang Perubahan Strain

atau:

e



c. Modulus Young (E)

yaitu perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami suatu benda

Strain Stress Young Modulus 

atau:







e

E

(N/m

2

)

(17)

B. Teorema Hooke

“

Perubahan panjang pegas sebanding dengan besarnya ……….. yang bekerja pada pegas”

F

~



x

F

=

k

.



x

F = gaya yang bekerja pada pegas (N) Δx = perubahan panjang pegas (m) k = konstanta pegas (N/m)

(18)

C. Susunan Pegas

1. Susunan Seri

Pada susunan seri, gaya yang bekerja pada pegas sama besar sehingga:

1 1 1 1 . k F x x k F     2 2 2 2 . k F x x k F     Perpanjangan total (x)



x





x

₁





x

₂ 2 1 k F k F s k F





Sehingga dapat disimpulkan:

.

...

1 _

s

k

F k1 k2

(19)

2. Susunan Paralel

Pada susunan paralel, perubahan panjang pegas sama besar, sehingga: x k k x k k F F F x k x k F F     ) + ( = ) + ( = + . = . = 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

Sementara itu F k_P.x, sehingga dapat disimpulkan:

.

...



P

k

k1 k2 F

(20)

LKS ELASTISITAS Page 20 Setelah mengerti materi yang kamu pelajari, jawablah

pertanyaan-pertanyaan berikut

3. Suatu pegas spiral luas penampangnya 1 cm2, mula- mula panjangnya 5 cm, setelah ditarik dengan gaya 5 N bertambah panjang, menjadi 6 cm.

Hitunglah regangan yang di alami pegas. Penyelesaian

Regangan yang dialami pegas, sebagai berikut. Panjang pegas mula-mula ……… Diberi gaya ……… Panjangnya menjadi ……… Berarti terjadi pertambahan panjang sebesar = ………

– ………. = ………

Dengan demikian regangannya (e) =

……… 4. Tegangan yang di alami pegas.

Tegangan yang dialami pegas adalah sebagai berikut. Gaya tarik pada pegas = ……… Luas penampang pegas = ………. Dengan demikian tegangan pegas adalah = ……… 5. Modulus elastisitas pegas.

Modulus elastisitas pegas adalah

(21)

Keterampilan proses

Percobaan untuk mengukur tegangan

regangan, dan modulus elastisitas suatu pegas

Kegiatan Pralaboratorium

1. Jika kamu diberi satu pegas spiral seperti pada gambar, dapatkah kamu menentukan modulus elastisitasnya?

(22)

LKS ELASTISITAS Page 22 Jawab: ……… ……… ……… ……… Untuk membuktikan jawaban di atas (no.1), Buatlah rencana percobaan untuk mengukur modulus

elastisitas pegas, dengan membuat langkah-langkah percobaan.

Alat dan bahan yang diperlukan

1. ………. 2. ………. 3. ………. 4. ………. 5. ………. 6. ………. 7. ………. 8. ………

(23)

LKS ELASTISITAS Page 23 Langkah percobaan ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

(24)

LKS ELASTISITAS Page 24 Tabel dan data hasil pengamatan

Panjang pegas mula-mula = ……….. cm

Diameter pegas = ………cm. Luas penampang pegas = ……….. cm2 ……… ……… ……….. e ……… ……… ……… ………… ……… ……… ……… ………… ……… ……… ……… ………… ……… ……… ……… …………

1. Grafik hasil pengamatan, dibuat menggunakan kertas milimeter blok. Tariklah satu garis lurus dari titik (0,0)sesuai dengan kecenderungan titik-titik Koordinattegangan, regangan pegas. Lanjutkan dengan menghitung koefisien garis berarah atau gradiennya. Ternyata gradiennya ……… Harga gradien ini tidak lain adalah ……….

(25)

LKS ELASTISITAS Page 25 2. Berdasarkan Tabel dan data hasil pengamatan. Lukislah titik-titik perubahan dan e ke dalam grafik Kartesius dengan pada sumbu tegak dan e pada sumbu mendatar, buat lukisan tersebut pada kertas milimeter blok, hasilnya tempelkan di dalam kotak . 3. Lukislah satu garis lurus yang kira-kira merupakan

kecenderungan perubahan dan e, dimulai dari titik (0,0).

4. Gradien atau kemiringan garis yang kamu buat,

merupakan nilai ………., yaitu

sebesar………. ……… 5. Buatlah kesimpulan dari percobaan yang kamu

lakukan, berdasarkan hasil pengukuran-pengukuran dan analisis data di atas, modulus elastisitas pegas dapat diukur. Modulus elastisitas yang terukur sebesar ……….. ……… ……… ………

(26)

MENGUKUR

PERTAMBAHAN

2.Alat-Alat Percobaan

1.

Tujuan Percobaan

Menyelidiki pengaruh gaya tarik terhadap pertambahan panjang pegas

Statif Pegas

Penggaris Beban 5 gram (5 buah)

(27)

3.Langkah-Langkahgkah

Percobaan

1. ……… 2. ……… 3. ……… 4. ……… 5. ……… 6. ……….. 7. ……… No m (kg) Gaya tarik F = mg (N) Panjang awal Xo (m) Panjang akhir X (m) Pertambahan Panjang ∆X= X - Xo m) Konstanta Pegas K = F/∆X (N/m)

(28)

Pertanyaan

a) Apa yang terjadi jika pegas diberi beban? ……… ……… b) Mengapa pegas dapat bertambah panjang?

……… ………

c) Bagaimankah bunyi dari hukum hooke serta bagaimana rumusnya? ……… ……… ……… ……… ………

d) Hitunglah konstanta masing-masing pegas?

……… ……….. ……… ……… ……… ………..

(29)

_{Kesimpulan hasil percoaan di atas}

……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………

(30)

EVALUASI

1. Kawat logam panjangnya 80 cm dan luas penampang 5 mm2. Ujung yang satu diikat pada atap dan ujung yang lain ditarik dengan gaya 50 N. Ternyata panjangnya menjadi 82 cm. Tentukanlah:

a. tegangan kawat b. regangan kawat

c. modulus elastisitas kawat

2.

Kawat A dan B memiliki panjang dan luas penampang yang sama, namun modulus Young kawat A lebih besar daripada modulus Young kawat B. Jika pada masing-masing kawat digantungkan beban yang sama, kawat manakah yang mengalami pertambahan panjang paling besar? Jelaskan alasanmu !

3.

Sebuah pegas memiliki panjang 20 cm. Saat ditarik dengan gaya 12,5 N panjang pegasnya menjadi 22 cm. Berapakah panjang pegas jika ditarik gaya sebesar 37,5 N?

4.

Empat buah pegas memiliki konstanta masing-masing sebesar k1 = 100 N/m,

(31)

LKS ELASTISITAS Page 31 k2= 200 N/m, k3= 300 N/m, k4 = 100 N/m. Ketiga

pegasnya disusun paralel dan kemudian diseri dengan pegas lainnya sehingga susunannya seperti pada gambar. Tentukan:

a.

konstanta pegas pengganti,

b. pertambahan panjang susunan pegas jika digantungkan beban dengan massa M = 0,6 kg.

c. pertambahan panajang pegas k4!

Anggap g = 10 m/s2.

(32)

LKS ELASTISITAS Page 32 DAFTAR PUSTAKA

Foster, B. (2004). Fisika SMA Jilid 2A untuk kels XI. Jakarta : Erlangga

Holliday, D. (1999). Fisika. Jakarta: Erlangga

Kamajaya. (2007). Cerdas Belajar Fisika. Grafindo.

Kanginan, Martin. (2013). Fisika Untuk SMA Kelas X1. Erlangga

Subagja, H. (2015). Konsep dan Penerapan Fisika SMA/MA. Jakarta: Bumi Aksara.