Elastisitas dan Hukum Hooke

Pengertian Elastisitas

Penggaris akan terayun ke bawah kemudian ke atas dan ke bawah lagi berulang-ulang. Penggaris selalu berusaha ke keadaan semula.

Atau pernahkah kalian meloncat di atas spring bed?  kalian akan mendapat gaya yang membuat kalian terpental ke atas. Ada gaya yang seolah menolak kalian. Gejala- gejala tadi menunjukan elastisitas.

Untuk memahami arti kata elastisitas, kita ambil dua contoh karet gelang dan peren karet. Jika karet gelang tersebut ditarik, maka panjangnya akan terus bertambah sampai batas tertentu. Kemudian, apabila tarikan dilepaskan panjang karet gelang akan kembali seperti semula.

Berbeda halnya dengan permen karet, Jika ditarik panjangnya akan terus bertambah sampai batas tertentu tapi apabila tarikan dilepaskan panjang permen karet tidak akan kembali seperti semula. Hal ini dapat terjadi karena karet gelang bersifat elastis sedangkan permen karet bersifat plastis. Dimana benda-benda elastis memiliki kemampuan untuk kembali ke bentuk atau ukuran semula saat gaya yang diterapkan dihilangkan.

Namun, apabila karet gelang ditarik terus menerus adakalanya bentuk kareng gelang tidak kembali seperti semula yang artinya sifat elastisnya telah hilang. Sehingga diperlu tingkat kejelian yang tinggi untuk menggolongkan mana benda yang bersifat elastis dan plastis.

Kebalikannya, benda-benda plastis adalah benda yang tidak dapat kembali ke bentuk dan ukuran semula saat gaya yang diterapkan dihilangkan. Namun, apabila karet gelang ditarik terus menerus adakalanya bentuk kareng gelang tidak kembali seperti semula yang artinya sifat elastisnya telah hilang. Sehingga perlu tingkat kejelian yang tinggi untuk menggolongkan mana benda yang bersifat elastisitas. Berikut grafisk elastisitas suatu benda:

Jadi, dapat disimpulkan bahwa elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awal setelah gaya pada benda tersebut dihilangkan. Keadaan dimana suatu benda tidak dapat lagi kembali ke bentuk semula akibat gaya yang diberikan terhadap benda terlalu besar disebut sebagai batas elastis.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa Hukum Hooke mengkaji jumlah gaya maksimum yang dapat diberikan pada sebuah benda yang sifatnya elastis (seringnya pegas) agar tidak melewati batas elastisnya dan menghilangkan sifat elastis benda tersebut. Bunyi Hukum Hooke adalah “Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknya”.

Komponen Elastisitas

A. Tegangan

Sekarang coba perhatikan gambar berikut. Terdapat sebuah batang tegar dipengaruhi oleh gaya tarikan sebesar F ke kanan di ujung kanan dan ke kiri di ujung kiri. Mari kita perhatikan bagian kecil dari batang yang panjangnya L.  Bagian kecil batang ini dalam keadaan setimbang karena gaya di bagian kanan sama dengan gaya di bagian kirinya. Gaya-gaya baik di  bagian kiri maupun di bagian kanan didistribusikan secara merata pada luasan penampang A.

Nah sobat, perbandingan gaya F terhadap luasan penampang A inilah yang dinamakan tegangan

Jadi, Tegangan merupakan Keadaan dimana suatu benda mengalami pertambahan panjang ketika diberi gaya dan luas penampang nya diberikan gaya yang sama.

B. Regangan
Nah sobat tadi kita sudah membahas tegangan, sekarang kita akan membahas regangan ! Gaya-gaya yang bekerja pada batang berusaha membuat bahan meregang. Perubahan panjang per panjang dinamakan regangan yang disimbolkan e.

Jadi, regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dengan panjang awal kawat dalam x meter. Regangan dapat terjadi dikarenakan gaya yang diberikan pada benda ataupun kawat tersebut dihilangkan, sehingga kawat kembali ke bentuk awal.

Hubungan ini secara matematis dapat dituliskan seperti dibawah ini:

C. Modulus Elastisitas (Modulus Young)
Modulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan dari suatu benda. Modulus elastisitas dilambangkan dengan E. Modulus elastisitas disebut juga Modulus young. Adapun Modulus Young dapat ditentukan secara matematis dari rumus tegangan dan regangan. Berikut rumusnya:

Nilai modulus elastisitas hanya bergantung pada jenis bahan suatu benda, tidak bergantung pada ukuran maupun bentuk benda. Nah, berikut ini adalah nilai modulus elastisitas dari beberapa jenis bahan:

Susunan Seri

Sobat pintar, sifat pegas saat ini banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya pada kendaraan bermotor dan neraca pegas,. Nah, Sobat dua pegas atau lebih yang dirangkai dapat menggunakan pegas pengganti. Tetapan pegas pengganti dapat dirangkai secara seri dan pararel

Pada  susunan pegas, baik susunan seri, paralel, atau kombinasi keduanya, besarnya konstanta pegas merupakan konstanta pegas pengganti. Pada gambar tersebut, terdapat tiga pegas dengan konstanta gaya k1, k2, dan k3 yang disusun seri.

Pada ujung susunan pegas bekerja gaya F, maka masing-masing pegas mendapat gaya yang sama besar yaitu F. Berdasarkan Hukum Hooke, pertambahan panjang masing-masing pegas adalah:

F = k₁.x₁ -à x₁ = F/ k₁

F = k₂.x₂ -à x₂ = F/ k₂

F = k₃.x₃ -à x₃ = F/ k₃

Sehingga pertambahan panjang total susunan pegas :

ks = konstanta seri

Aplikasi Hukum Hooke

Sobat pintar, tadi kita sudah belajar terkait konsep Hukum Hooke. Dalam pengaplikasian hukum Hooke sangat berkaitan erat dengan benda benda yang prinsip kerjanya menggunakan pegas dan yang bersifat elastis loh Sobat!

Prinsip hukum Hooke telah diterapkan pada beberapa benda-benda berikut ini:

1. Busur panah

Busur panah adalah suatu senjata tradisional yang digunakan untuk meluncurkan anak panah dan proses panah terbantu oleh kekuatan elastisitas. Saat tali busur panah ditarik, maka akan menghasilkan tegangan dan akan menghasilkan energi potensial yang sangat elastis. Setelah anak panah dilepaskan dari tegangannya, maka akan membuat anak panah melaju dengan sangat cepat.

2. Pegas Mobil

Pegas mobil menjadi benda yang memiliki sifat yang elastis dan pegas mobil biasanya terbuat dari bahan baja. Pemanfaatan pegas mobil dilakukan untuk meredam guncangan kecepatan kendaraan dan pegas menambah kenyamanan dalam mobil. Dalam ilmu fisika, mobil memiliki elastisitas yang sangat baik dan adanya pegas mobil membuat pengendara menjadi aman

3. Alat ukur badan

Pada dasarnya semua manusia ingin memiliki tubuh yang proporsional, karena bisa dimanfaatkan untuk berbagai kesempatan dan banyak pihak yang menolak kelebihan berat badan.  Sistem kerja alat penimbang berat badan memanfaatkan pegas untuk mengukur seberapa berat tubuh manusia dan penggunaan timbangan sangatlah simpel, karena anda bisa langsung melihat pergerakan jarum.

Selain itu, banyak sekali loh sobat, diantaranya :

Dalam pengaplikasian hukum Hooke sangat berkaitan erat dengan benda benda yang prinsip kerjanya menggunakan pegas dan yang bersifat elastis.

Prinsip hukum Hooke telah diterapkan pada beberapa benda-benda berikut ini:

• Mikroskop yang berfungsi untuk melihat jasad-jasad renik yang sangat kecil yang tidak dapat dilihat oleh mata telanjang
• Teleskop yang berfungsi untuk melihat benda-beda yang letaknya jauh agar tampak dekat, seperti benda luar angkasa
• Alat pengukur percepatan gravitasi bumi
• Jam yang menggunakan peer sebagai pengatur waktu
• Jam kasa atau kronometer yang dimanfaatkan untuk menentukan garis atau kedudukan kapal yang berada di laut
• Sambungan tongkat-tongkat persneling kendaraan baik sepeda motor maupun mobil
• Ayunan pegas

Beberapa benda yang telah disebutkan diatas memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia. Dengan kata lain, gagasan Hooke memberi dampak positif terhadap kualitas hidup manusia.