Gaya Pegas: Pengertian, Rumus dan Contoh Soal

Posted on

Pengertian Gaya Pegas serta dilengkapi dengan rumus hingga contoh soal akan kami uraikan secara sederhana agar bisa dengan mudah Anda pahami. Untuk pembahasan lebih lanjut, silahkan simak penjelasannya di bawah ini.

gaya pegas

Hampir setiap hari kita melihat orang melakukan kegiatan yang mana terdapat gaya pegas atau bahkan kita sendiri yang melakukannya tetapi tida kita sadari.

Pada karet gelang yang direnggangkan atau juga pada pegas yang direnggangkan atau dimampatkan, akan menimbulkan gaya ke arah benda yang merenggangkannya atau memampatkannya. Gaya yang muncul itulah yang disebut dengan gaya pegas. Untuk lebih jelasnya silakan simak ulasannya berikut ini.

Pengertian

Gaya pegas dalam ilmu fisika biasa disebut dengan istilah hukum hooke. Hukum hooke itu sendiri merupakan gagasan yang dikenalkan oleh seorang bernama Robert Hooke, dimana hukum ini menyelidiki hubungan antara gaya pegas atau benda elastis lainnya agar benda tersebut bisa kembali ke bentuk semula jika diberi sebab yaitu sebuah gaya.

Jika disimpulkan, maka gaya hooke adalah ilmu yang mengkaji jumlah gaya maksimum yang dapat diberikan oleh suatu benda dengan sifatnya yang elastis (sifat elastis ini sering dimiliki oleh pegas) agar tidak melewati batas elasitas yang akan mengakibatkan benda tersebut kehilangan sifat elastisnya.

Jika disebut sebagai hukum, maka biasanya terdapat bunyi hukum yang menjelaskannya, lalu bagaimana bunyi hukum hooke? Bunyi hukum hooke adalah sebagai berikut:

“Bahwa besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sebanding dengan pertambahan panjang beda tersebut, hal ini berlaku pada benda yang mempunyai sifat elastis (dapat meerenggang)”

Rumus

F = k.x

Dimana:

  • F = gaya yang diberikan pada suatu pegas (N)
  • k = konstanta yang dimiliki pegas (N/m)
  • x = pertambahan panjang pegas akibat dari gaya (m)

Konstanta Pegas

Konstanta pegas merupakan karakteristik dari sebuah pegas. Didefinisikan sebagai rasio dari gaya yang bekerja pada pegas terhadap perubahan panjang pegas yang dihasilkan.

Selain rumus di atas, terjadi fenomena-fenomena lain pada pegas sehingga dapat dituliskan secara sistematis seperti berikut ini:

1. Tegangan

Tegangan merupakan keadaan dimana benda akan mengalami pertambahan panjang, dimana ujung satu diberi gaya dan ujung lainnya ditahan.

Penulisan sistematisnya sebagai berikut :

σ = F/A

Dimana:

  • F = gaya (N)
  • A = luas penampang (m2)
  •  σ = tegangan (N/m2 atau Pa)

2. Regangan

Regangan merupakan suatu kondisi untuk membandingkan pertambahan panjang dengan panjang semuala suatu pegas. Penulisan sistematisnya sebagai berikut :

e = ∆L/Lo

Dimana:

  • e = Regangan
  • ∆L = pertambahan panjang (m)
  • L = panjan awal (m)

3. Modulus elastisitas (modulus young)

Modulus elastisitas menggambarkan perbandingan antara tegangan dengan regangan suatu benda. Jika ditulis secara sistematis maka :

E = σ/e

Dimana:

  • E = modulus elastisitas (N/m)
  • e = regangan
  • σ = tegangan (N/m2 atau Pa)

4. Mampatan

Mampatan hampir sama dengan regangan yang membedakan adalah arah perpindahan molekul benda. Jika regangan arah perpindahan molekulnya akan terdorong keluar, sedang pada mampatan arah perpindahan molekulnya terdorong ke dalam, sehingga disebut memapat.

5. Hubungan Gaya Tarik Dengan Modulus Young

Hubungan antara gaya Tarik dan modulus young juga bisa dituliskan secara matematis sebagai berikut :

E = σ/e

E = (F/A)/( ∆L/Lo)

E = F/A = E ∆L/ Lo

Dimana:

  • E = modulus elastisitas (N/m)
  • e = regangan
  • σ = tegangan (N/m2 atau Pa)
  • A = luas penampang (m2)
  • ∆L = pertambahan panjang (m)
  • L = panjan awal (m)

Rangkaian Pegas

Sama seperti hambatan, pegas ini juga bisa dirangkai atau disebut dengan rangkaian pegas. Bentuk rangkaian pegas ini akan menentukan nilai konstanta pegas total yang pada akhirnya akan menentukan nilai dari gaya pegas itu sendiri.

Pegas Seri

gaya pegas

Apabila terdapat n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya itu Ks = K/n

Pegas Paralel

Apabila rangkaian pegas pararel maka total konstantanya itu sama dengan jumlah seluruh konstanta pegas yang disusun pararel yakni Ks = K1 + K2 + … + Kn

gaya pegas

Contoh Soal

Soal 1

Tiga buah pegas identik dengan konstanta elastisitas masing-masing 95 N/m disusun dengan secara paralel. Tentukan konstanta pegas pengganti dari rangkaian tersebut?

Jawab:

Diketahui:

k1 = k2 = k3 = 95 N/m

Ditanya: kp…?

Penyelesaian:

kp = k1 + k2 + k3
kp = 95 + 95 + 95
kp = 255 285 N/m

Soal 2

Sebuah pegas membutuhkan gaya 4,5 N untuk memampatkannya dari panjang 50 cm menjadi 45 cm. Hitunglah konstanta pegas, k

Jawab:

Diketahui:

F = 4,5 N
Δx = 50-45= 5 cm

Ditanya: k…?

Penyelesaian:

F = k.Δx
4,5 = k. 5
k = 4,5/5
k = 0,9 N/cm = 90 N/m