Rabu, 30 Maret 2011

KEGUNAAN BENDA ELASTIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI DAN CONTOH SOAL+JAWABAN ENERGI POTENSIAL PEGAS DAN HUKUM HOOKE DAN SUSUNAN SERI DAN PARALEL

Penerapan Elastisitas dalam kehidupan sehari-hari

Pada awal penjelasan mengenai hukum Hooke, gurumuda telah berjanji akan membahas mengenai aplikasi elastisitas dalam kehidupan sehari-hari. Nah, berikut ini beberapa penerapan elastisitas dalam kehidupan kita.
Kita mulai dari teknologi yang sering kita gunakan, yaitu sepeda motor atau mobil.


Gambar disamping ini adalah pegas yang digunakan sebagai peredam kejutan pada kendaraan sepeda motor. Istilah kerennya pegas digunakan pada sistem suspensi kendaraan bermotor. Tujuan adanya pegas ini adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata. Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan. Perubahan panjang pegas ini menyebabkan pengendara merasakan ayunan. Dalam kondisi ini, pengendara merasa sangat nyaman ketika sedang mengendarai sepeda motor. Pegas yang digunakan pada sepeda motor atau kendaraan lainnya telah dirancang untuk mampu menahan gaya berat sampai batas tertentu. Jika gaya berat yang menekan pegas melewati batas elastisitasnya, maka lama kelamaan sifat elastisitas pegas akan hilang. Oleh karena itu saran dari gurumuda, agar pegas sepeda motor-mu awet muda, maka sebaiknya jangan ditumpangi lebih dari tiga 

orang. Perancang sepeda motor telah memperhitungkan beban maksimum yang dapat diatasi oleh pegas (biasanya dua orang).
Pegas bukan hanya digunakan pada sistem suspensi sepeda motor tetapi juga pada kendaraan lainnya, seperti mobil, kereta api, dkk. (gambar kiri – per mobil)
Pada mobil, terdapat juga pegas pada setir kemudi . Untuk menghindari benturan antara pengemudi dengan gagang setir, maka pada kolom setir diberi pegas. Berdasarkan hukum I Newton (Hukum Inersia), ketika tabrakan terjadi, pengemudi (dan penumpang) cenderung untuk terus bergerak lurus. Nah, ketika pengemudi bergerak maju, kolom setir tertekan sehingga pegas memendek dan bergeser miring. Dengan demikian, benturan antara dada pengemudi dan setir dapat dihindari.

Karet Ketapel

Nah, contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering anda temui adalah ketapel. Gurumuda dari ndeso dan ketika masih sangat nakal seperti dirimu, ketapel adalah alat yang paling mujarab untuk membidik buah2an milik tetangga yang ranum dan mengundang selera. Sttt… jangan ditiru kalau dirimu tinggal di kota, kayanya tiap hari berurusan dengan game, ngenet, gamenet….gitu deh. ayo ngaku... paling ketapel juga ga tahu… hehe… piss.. lanjut. Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik). Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapelakan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan. 

Kasur Pegas
Contoh lain adalah kasur pegas. Ketika dirimu duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya beratmu menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali. Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak. Dirimu yang berada di atas kasur merasa sangat empuk akibat regangan dan mampatan yang dialami oleh pegas kasur.

Dinamometer

Pernahkah dirimu melihat dinamometer ? mudah-mudahan di laboratorium fisika sekolah anda ada. Dinamometer, sebagaimana tampak pada gambar di samping adalah alat pengukur gaya. Biasanya digunakan untuk menghitung besar gaya pada percobaan di laboratorium. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas tersebut akan meregang ketika dikenai gaya luar. Misalnya anda melakukan percobaan mengukur besar gaya gesekan. Ujung pegas anda kaitkan dengan sebuah benda bermassa. Ketika benda ditarik, maka pegas meregang. Regangan pegas tersebut menunjukkan ukuran gaya, di mana besar gaya ditunjukkan oleh jarum pada skala yang terdapat pada samping pegas.

Tiang dan Balok penyanggah pada pintu
   
   Setiap rumah atau bangunan lainnya pasti memiliki pintu atau penghubung ruangan yang bentuknya seperti gambar di bawah. Kebanyakan bangunan menggunakan batu dan bata sebagai bahan dasar (disertai campuran semen dan pasir).
Persoalannya, batu dan bata sangat lemah terhadap tarikan dan geseran walaupun kuat terhadap tekanan. Dirimu bisa membuktikan hal ini. Jika disekitar tempatmu terdapat batu dan bata, jika batu dan bata ditumpuk (disusun secara vertikal) dalam jumlah banyak, batu dan bata tidak mudah patah (bentuknya tetap seperti semula). Dalam hal ini batu dan bata sangat kuat terhadap tekanan. Tetapi jika batu dan bata mengalami tegangan tarik dan tegangan geser, batu dan bata mudah patah. Oleh karena itu digunakan balok untuk mengatasi masalah ini. Balok mampu mengatasi tegangan tarik, tegangan tekan dan tegangan geser. Jika anda amati balok penyanggah pada pintu rumah, tampak bahwa balok tersebut tidak berubah bentuk. Sebenarnya terdapat perubahan bentuk balok (amati gambar di bawah), hanya perubahannya sangat kecil sehingga tidak tampak ketika dilihat dari jauh. Bagian atas balok mengalami mampatan akibat adanya tegangan tekan yang disebabkan beban di atasnya (batu dan bata dkk), sedangkan bagian bawah balok mengalami pertambahan panjang (akibat tegangan tarik). Tegangan geser terjadi di dalam balok.





Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 300Nm. Pegas diregangkan sehingga bertambah panjang 20 cm. Tentukanlah energi potensial elastis pegas.
Pembahasan :
Diketahui :
k = 300Nm
Δx = 20cm=0,2m
Ditanyakan : Ep ?
Jawab :
Ep = 1/2 k. Δx
= 1/2 300. (0,2)
= 15 Joule
1. Sebuah pegas yang panjangnya 30 cm
tergantung bebas. Ketika pegas tersebut diberi beban 30 N, ternyata panjangnya
menjadi 30,5 cm. Tentukan tetapan pegas tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui : x0 = 30 cm = 0,3 m x = 30,5 cm = 0,305 m F = 30 N
Ditanya : besarnya k........?
jawab :
F =k.x
30 =k.(0,305 - 0,3)
30 =k.0,005
k.0,005 = 30
k = 30 / 0,005
k = 6000 N/m

2. Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm
tergantung bebas. ketetapan pegas tersebut 2000 N/m, ternyata panjangnya menjadi 40,5 cm. Tentukan gaya
pegas tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui : x0 = 20 cm = 0,2 m
xt = 40,5 cm = 0,405 m
k = 2000 N/m
Ditanya : F........?
jawab :
F =k.x
F =2000.(0,405 - 0,2)
F =2000.0,205
F = 410 N 

3.Sebuah pegas yang panjangnya 50 cm

tergantung bebas. Ketika pegas tersebut diberi beban 30 N, ternyata panjangnya menjadi 70 cm. Tentukan tetapan

pegas tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui :

x0 = 50 cm = 0,5 m

xt = 70 cm = 0,7 m

F = 30 N

Ditanya : besarnya k……..?

jawab :

F =k.x

20 =k.(0,7 – 0,5)

20 =k.0,2

k.0,2 = 30

k = 30 / 0,4

k =75 N/m

4. Sebuah pegas yang panjangnya 30 cm

tergantung bebas. ketetapan pegas tersebut 800 N/m, ternyata panjangnya menjadi 40 cm. Tentukan gaya

pegas tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui :

x0 = 30 cm = 0,3 m

xt = 40cm = 0,4 m

k = 800 N/m

Ditanya : F……..?

jawab :

F =k.x

F =800.(0,4 – 0,3)

F =800.0,1

F = 80 N
 

Contoh Konsep Energi Potensial Pegas:
Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 300Nm. Pegas diregangkan sehingga bertambah panjang 20 cm. Tentukanlah energi potensial elastis pegas.
Pembahasan :
Diketahui :
k = 300Nm
Δx = 20cm=0,2m
Ditanyakan : Ep ?
Jawab :
Ep = 1/2 k. Δx
= 1/2 300. (0,2)
= 15 Joule
Contoh penerapan konsep susunan seri pegas.

Dua buah pegas disusun seri seperti pada gambar, jika masing-masing pegas mempunyai konstanta sebesar 400Nm = k2 = 400Nm
W = m.g = 5kg.10m/s2 = 50N
Ditanyakan :Δx?
Jawab :
dan massa beban 5kg. Tentukan besar pertambahan panjangnya.

Pembahasan :

Diketahui :


k1 = k2 = 400Nm
W = m.g = 5kg.10m/s = 50N
Ditanyakan : x
Jawab :
1/ks = 1/400 + 1/400
ks = 200 Nm
=k.Δx
Δx=F/k =50N/200
=0,25 m

Contoh penerapan konsep susunan paralel pegas


Dua buah pegas disusun paralel seperti pada gambar, jika masing-masing pegas mempunyai konstanta sebesar 100Nmdan 200 Nm, digantungkan beban sehingga bertambah panjang 5cm. Tentukan gaya beban tersebut.

Pembahasan :


Diketahui :
k1 = 100Nm

k2 = 200Nm

Δx = 5.10m

Ditanyakan : m

Jawab :

kp = k1 + k2

= 100Nm + 200Nm = 300Nm

F = k.Δx = 300Nm.5.10-2m

F = 15N

0 komentar:

Poskan Komentar