Rumus Elastisitas Fisika Dan Contoh Soalnya

Elastisitas merupakan sebuah kemampuan suatu benda untuk dapat kembali ke kondisi awal saat gaya yang diberikan tersebut dihilangkan. Contoh salah satu benda elastis yaitu pegas. Selain bersifat elastis, pegas juga dapat berubah menjadi plastis apabila ditarik denga menggunakan gaya besar melewati elastisnya. Seluruh materi atau bahan pada dasarnya mempunyai sifat yang elastisitas. Hanya saja keelastisitasnya tersebut tergantung dari koefisien dari elastisitas. Nah, dalam artikel ini, kami akan membahas mengenai rumus elastisitas fisika serta contoh soalnya.

Rumus Elastisitas Fisika

Dalam elastisitas fisika dikenal dengan beberapa konsep sebagai berikut :

Stress (tegangan)

Tegangan ini merupakan sebuah tekanan. Stress merupakan sebuah gaya yang diberikan dalam benda tiap satuan luas. Atau juga dapat disimbolkan dengan menggunakan  σ. Selain itu juga dapat dirumuskan dengan :

σ=F/A

adversitemens

Dengan σ = tekanan/ tegangan (N/m2)

F= gaya tekan (N)

A= luas permukaan (m2)

Strain (regangan)

Regangan atau strain merupakan perbandingan dari pertambahan panjang serta pajang semula. Dapat dirumuskan sebagai berikut :

ε  = ΔL/L

150%;”>Dengan  ε = regangan (tanpa satuan)

adversitemens

ΔL = perubahan panjang (m)

L = panjang mula-mula (m)

Modulus Young (Y)

Jenis Modulus Young ini merupakan besarnya gaya yang akan bekerja dalam luas penampang tertentu untuk dapat meregangkan benda. Selain itu modulus young ini merupakan sebuah perbandingan dari tegangan serta renggangan dalam benda. Nilai dari modulus young tersebut menunjukkan tingkat elastisitas dari sebuah benda. Semakin besar nilai modulus tersebut maka akan semakin besar tegangan yang dibutuhkan dalam meregangkan benda tersebut. Modulus Young dapat dirumuskan sebagai berikut:

σ=Y ε

Y= σ/ ε

Young  =F/A x L/ ΔL

Y= F.L/A. ΔL

Energi Potensial Pegas

Untuk energi potensial pegas ini adalah suatu kemampuan dalam mengembalikan ke bentuk semula. Berdasarkan dari hukum Hooke, maka besarnya gaya pemulih tersebut sebanding dengan sebuah simpangan benda. Sifat pegas elastis ini memang banyak digunakan sebagai kegiatan sehari-hari. Contohnya yaitu penggunaan pagas pada pada spring bed atau dalam penggunaan sepeda moror.

Dua buah pegas atau lebih yang disusun secara seri dinyatakan oleh rumus:

\frac{1}{k_s}=\frac{1}{k_1}=\frac{1}{k_2}=\frac{1}{k_3}=\cdots=\frac{1}{k_n}

Jika pegas disusun secara paralel, maka dinyatakan dengan rumus fisika:

k_p = k_1 + k_2 + k_3 + \cdots + k_n

Contoh Soal Elastisitas Fisika

  • Suatu batang karet ditarik dengan tekanan 10 Pa, bertambah panjang sebesar 2 cm. berapa modulus Young-nya jika panjang mula-mula 2m?

Jawab: ΔL = 2cm= 0,02m

Y= σ/ ε

= σL/ ΔL=10.2/0,02= 1000 Pa

  • Sepotong besi ditarik bertambah panjang sebesar 0,1mm. jika modulus Young besi 100 x 109, berapa gaya yang diperlukaan jika panjang mula-mula 100m dan luas penampangnya 4m2?

Jawab:

ΔL = 0,1mm= 10-4m

Y= F.L/A. ΔL

1011=F.100/4. 10-4

107=25F

F= 4.105 N

Jadi untuk menarik besi agar bertambah sejauh 0,1 mm diperlukan gaya sebesar 4.105 N, cukup besar sekali.

Soal Hukum Hooke

Tiga pegas identik (k = 200 N/m) dan dua beban (massa masing-masing m = 0,5 kg) disusun seperti pada gambar. Pertambahan panjang total pegas adalah …

A. 4,0 cm
B. 5,0 cm
C. 6,0 cm
D. 7,0 cm
E. 8,0 cm

Solusi:

Kita bagi dua komponen pegas pada sistem tersebut, pertama komponen pegas paralel yang terdiri dari dua pegas, kedua komponen pegas paling bawah.

Untuk komponen pegas pertama:

k_p = k+k = 2k

Pertambahan panjang pada komponen pertama, massa kedua benda dijumlahkan untuk mencari gaya beratnya.

F_1 = k_p \cdots \Delta x

\Delta x_1 = \frac{F_1}{k_p} = \frac{2mg}{2k} = \frac{2(0,5 \: kg)g}{2(200 \: N/m)} = 0,0025g \: m

Komponen pegas kedua:

k_2 = k

Sedangkan pertambahan panjang pada komponen kedua, gaya berat yang mempengaruhinya hanya pada satu benda.

F_2 = k_2 \cdot \Delta x

\Delta x_2 = \frac{F_2}{k_2} = \frac{mg}{k} = \frac{(0,5 \: kg)g}{(200 \: N/m)} = 0,--25 g \: m

Jadi, total pertambahan panjang pada sistem:

\Delta x_{total} = \Delta x_1 + \Delta x_2 = 0,0025 g + 0,0025g = 0,005 g \: m

Jika gaya gravitasi dianggap sebesar 10 m/s2, maka total pertambahan panjang pada sistem tersebut sebesar 0,05 meter atau sepanjang 5,0 cm.

Jawaban: B

Rumus Elastisitas Fisika Dan Contoh Soalnya | Guru Dewantara | 4.5