ENGARUH GAYA PADA SIFAT ELASTISITAS BAHAN SMA Kelas XI

PENGARUH GAYA PADA SIFAT

ELASTISITAS BAHAN

PENGARUH GAYA PADA SIFAT

ELASTISITAS BAHAN

SMA Kelas XI

Semester 1

Standar Kompetensi

1. Menganalisis gejala alam dan

keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik

Kompetensi Dasar

1.3 Menganalisis pengaruh gaya pada sifat

elastisitas bahan

Indikator

• Mendeskripsikan karakteristik gaya pada benda elastis berdasarkan data percobaan (grafik)

• Mengidentifikasi modulus elastisitas dan konstanta gaya

• Membandingkan tetapan gaya berdasarkan data pengamatan

• Menganalisis susunan pegas seri dan paralel

Pendahuluan

Apabila gaya yang diterapkan terhadap suatu bahan dihilangkan, bahan tersebut akan kembali ke

bentuknya semula, contohnya pegas dan karet. Ada juga benda yang mengalami bentuk secara permanen jika dikenai gaya, contohnya tanah liat dan lilin. Untuk membedakan karakteristik kedua jenis benda ini,

benda dikatakan memiliki sifat elastis

Elastisitas

Untuk memahami elastisitas benda dapat dilakukan

percobaan menggunakan pegas. Jika hasil yang

diperoleh digambarkan dalam bentuk grafik antara

gaya berat benda (F) dengan pertambahan panjang

pegas (x), akan tampak pada grafik berikut

Dari grafik:

•Garis lurus 0 – A : F sebanding dengan x

•Garis A – B : batas linearitas pegas

•Garis 0 – B : daerah elastis

•Garis B – C : daerah plastis

0 Pertambahan panjang x

Batas elastisitas Batas

linearitas

Daerah elastis

Daerah plastis

Gaya F Titik

patah

A

B

C

Tegangan dan Regangan

Ada tiga jenis perubahan bentuk benda: rentangan, mampatan, dan geseran

Perubahan bentuk benda terjadi karena gaya yang bekerja pada benda, disebut tegangan.

Tegangan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas

Jika benda diberi gaya, akan mengalami perubaha

panjang. Perbandingan perubahan panjang mula-mula dengan panjang benda disebut regangan

A

 F



F = gaya (N)

A = luas (m²)

 = Tegangan (N/m²)

L

0

 L

 

L= perubahan panjang (m) L = panjang mula-mula (m)

 = regangan

rentangan mampatan geseran

Modulus

Modulus (E) merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan

Pada benda elastis, dikenal sebagai modulus Young



  E

L0

L F A

Y  







L A

L Y F

  .

.

₀

Hukum Hooke

Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas dengan

pertambahan panjang pegas pada daerah elastis pegas.

Berdasarkan Hukum III Newton (aksi-reaksi), pegas akan

mengadakan gaya yang besarnya sama tetapi arah berlawanan

x k F 

x k F

F F

p p









F = gaya pada pegas (N) x = pertambahan panjang (m) k = tetapan pegas (N/m)

F_p = gaya pegas

Perbandingan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (x) merupakan garis lurus (k), seperti pada grafik

F

x k

Susunan Pegas

Untuk memperoleh konstanta pegas sesuai yang

diinginkan, pegas dapat disusun seri, paralel, dan

seri-paralel (campuran)

Pada susunan pegas seri, gaya tarik yang dialami pegas sama besar

F

seri

F F

F

₁



₂



₃

 ...  x

seri

x x

x

₁



₂



₃

 ... 

k x F x

k

F    k x F x

k

F   

...

3 3 2

2 1

1

  

 k

F k

F k

F k

F

s s

3

...

2

1

  

 x x x x

_s

1 ...

1 1

1    

Pada s usunan pegas paralel, gaya pegas sama dengan jumlah gaya masing-masing pegas

Pada susunan pegas seri-parelel, konstanta pegas diperoleh dengan mengkombinasikan susunan pegas seri dengen susunan pegas paralel

paralel

F F

F

F

₁



₂



₃

 ... 

paralel

x x

x

x

₁



₂



₃

 ... 

3

...

2

1

  

 F F F F

_p

3

...

3 2

2 1

1

  

 k x k x k x x

k

_{p p}

3

...

2

1

  

 k k k

k

_p

Contoh Soal

1. Kawat piano dari baja panjangnya 1,6 m

dengan diameter 0,2 cm dan modulus Young 2 x 10

¹¹

N/m

²

. Ketika dikencangkan kawat

meregang 0,3 cm. besarnya gaya yang diberikan.... N

1.177

1.777,5 1.771,5 1.177,5

A

D C B

Salah ! Salah ! Salah Benar!

1.788,5

E

Salah

No. 2

No. 2

2. Sebuah pegas yang panjangnya 15 cm

digantungkan vertikal. Jika diberikan gaya

0,5 N, panjang pegas menjadi 25 cm. panjang pegas jika diregangkan oleh gaya 0,6 N

adalah.... m

5 12 15 27

A B C

D

Salah ! Salah ! Salah Benar!

E 54

Salah

No. No. 3 3

3. Tiga buah pegas identik dengan konstanta gaya 300 N/m disusun seperti gambar. Jika pegas diberi beban bermassa 6 kg,

pertambahan panjang masing-masing pegas.... m (g = 10 m/s

²

)

0,1 dan 0,1 0,1 dan 0,3 0,2 dan 0,1 0,1 dan 0,2

A B C

D 0,2 dan 0,2 Salah ! Salah Benar! Salah !

E Salah ^{No. No. 4 4}

4. Percobaan menggunakan pegas yang digantung menghasilkan data sebagai berikut:

Dapat disimpulkan pegas memiliki tetapan pegas sebesar ... N/m

0,8 80 8 800

A B

C A

Salah ! Salah ! Salah Benar!

E 0,08 Salah

Perc. F (N) x (cm)

1 88 11

2 64 8

3 40 5

F = gaya beban pegas

x = pertambahan panjang pegas

Referensi – Sumber Pustaka

• Giancoli, Douglas C. 1998. PHYSICS Fifth Edition.

Printice-Hall, Inc.

• Tipller, Paul A. 1991. PHYSICS for Scientists and Engineers. Worth Publisher, Inc.

• Muliana, I Wayan, dkk. 2007. FISIKA untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: PT Perca.

• Supiyanto. 2007. FISIKA SMA Kelas XI. Jakarta:

PhiBeta.

• Umar, Efrizon. 2007. FISIKA dan Kecakapan Hidup SMA Kelas XI. Bandung: Ganeca Exact.

• Crowell, Benjamin. 2006. LIGHT and MATTER ed.

2.2. taken from www.lightandmatter.com

Referensi – Sumber Gambar

• http://www.koran-jakarta.com/

• http://www.mediafisika.com/

• http://www.orioncoat.com/

• http://www.lowesracing.com/

• http://physicslearning.colorado.edu/

• http://myweb.dal.ca/

• http://www.educomputacion.cl/

• http://www.wikimedia.org/

• http://sprucefir.files.wordpress.com/