Makalah Fisika Hukum Hooke

Pada kesempatan kali ini, saya akan membagikan contoh makalah fisika hukum hooke berdasarkan percobaan yang telah saya lakukan. Makalah ini dibuat atas dasar tugas yang diberikan oleh guru saya. Berikut ini contoh makalah fisika hukum hooke dari saya :

MAKALAH FISIKA

Hukum Hooke

“Menentukan hubungan gaya dan pertambahan panjang pada pegas”

Penyusun :

Ahmad Ali Akbar (1)

Kurniawan Tri Yulianto (10)

Milati Rohmatus Sakinah (12)

Salsabila Nanda Ramadhani (21)

Kelas : X MIPA 1

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Pertama - tama marilah kita memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas nikmat karunia-Nya, laporan yang berjudul “Hukum Hooke” ini dapat terselesaikan dengan sebaik – baiknya.

Tugas ini dibuat dan diusahakan agar tidak terjadi kesalahan di dalamnya. Akan tetapi, sebagai manusia yang serba kekurangan pastilah ada berbagai kesalahan yang terjadi baik secara sengaja maupun tidak sengaja. Untuk itu, atas segala kekurangan dan kesalahan yang terjadi, maka sebagai penyusun, kami memohon maaf serta harapan supaya para pembaca memberikan kritikan dan sarannya agar dihari mendatang kesalahan ini tidak terulang lagi.

Lebih lanjut kami ucapkan terima kasih banyak kepada semua pihak yang telah memberikan dalam penyelesaian tugas ini.

Akhir kata, kami ucapkan sekian dan terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan kita sering menggunakan hukum-hukum fisika untuk membantu kita dalam melakukan banyak hal. Salah satu hukum yang sering dipakai yaitu hukum hooke, yang berbunyi “Pertambahan panjang suatu pegas berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut”

Untuk membuktikan hukum hooke tersebut, kami telah melakukan praktikum fisika tentang hukum hooke dan telah merumuskan hasil praktikum tersebut ke dalam laporan ini.

B. Tujuan

Menentukan hubungan gaya dan pertambahan panjang pada pegas.

BAB II

METODE PERCOBAAN

A. Landasan Teori

Sifat elastis adalah sifat pegas yang kembali ke keadaan semula setelah gaya yang bekerja padanya dihilangkan.

Sifat-sifat yang dimiliki oleh gaya pegas yaitu:

a. Gaya pegas makin besar bila pertambahan panjang pegas makin besar

b. Arah gaya pegas berlawanan dengan arah gaya yang diberikan.

Hukum Hooke berbunyi “Pertambahan panjang suatu pegas berbanding lurus dengan gaya yang bekerja pada pegas tersebut”.

Hubungan antara gaya pegas dan perubahan panjang pegas dinyatakan sebagai hukum Hooke:

F= -k Δx

Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya pegas selalu berlawanan dengan arah perubahan panjang pegas.Gaya pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas dan berlawanan arah dengan gaya yang diberikan.

Pegas yang digantung beban: ada sebuah pegas yang memiliki panjang L₀. Pegas tersebut di gantung secara vertikal dimana pada ujung bawahnya dikaitkan beban bermassa m. Akibat digantungkan beban, maka pegas mengalami perubahan panjang ΔL. Perubahan panjang pegas dapat ditentukan dari syarat: besar gaya pegas sama dengan besar gaya gravitasi.

k ΔL = m g atau ΔL = m g / k

Dengan pertambahan panjang ini maka panjang pegas menjadi L₀+ ΔL. Jika beban diam, maka posisinya merupakan posisi setimbang. Posisi setimbang ini adalah posisi setimbang baru. Dengan demikian, posisi setimbang adalah posisi saat panjang pegas sama dengan L₀+ ΔL. Jika benda sedikit disimpangkan dan dibiarkan berosilasi, maka benda akan berosilasi di sekitar posisi setimbang tersebut. Saat menggunakan titik setimbang baru tersebut, maka gaya gravitasi dianggap tidak ada karena sudah dikompensasi oleh pertambahan panjang pegas. Selanjutnya, benda berosilasi di sekitar posisi setimbang baru yang sama persis dengan osilasi pada bidang datar.

Ket:

F = gaya yang dilakukan pegas (N)

Δx = perubahan panjang pegas (m)

k = konstanta pegas (N/m)

m = massa (kg)

ΔL = pertambahan panjang (m)

g = percepatan gravitasi 9,81 m/s²

B. Alat dan Bahan

1. Satu buah statif

2. Satu buah penjepit statif

3. Satu buah pegas

4. Benang (panjang sesuai kebutuhan)

5. Beberapa beban dengan massa yang bermacam-macam

C. Langkah-langkah

1. Siapkan satu buah statif, letakkan pada pinggir meja.

2. Pasang penjepit statif pada statif yang telah disiapkan dengan arah penjepit statif ke luar meja. Hal ini bertujuan agar pegas yang akan memanjang tidak membentur meja.

3. Pasang pegas pada penjepit statif dan ukurlah panjang awalnya menggunakan penggaris.

4. Gantungkan salah satu beban pada pegas.

5. Tunggu sampai pegas dalam keadaan seimbang kemudian ukur menggunakan penggaris atau bandingkan panjangnya dengan benang yang kemudian diukur dengan penggaris.

6. Catatlah massa, panjang akhir pegas setelah digantungi beban dan pertambahan panjang beban.

7. Ulangi langkah 4-6 pada beban-beban yang lain yang massanya berbeda.

D. Data Percobaan

l₀= 15 cm = 0,15 m

g = 10 m/s²

No.	m (kg)	F = m.g (N)	l_t(m)	Dl (m)
1.	0,02	0,2	0,155	0,005
2.	0,04	0,4	0,174	0,024
3.	0,06	0,6	0,224	0,074
4.	0,08	0,8	0,305	0,155
5.	0,1	1	0,38	0,23

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Gaya berpengaruh pada perubahan panjang pegas. Pengaruh tersebut adalah sebanding. Semakin besar gaya yang diberikan, maka semakin besar pula perubahan panjangnya, begitu pula sebaliknya. Jika gaya tersebut dilakukan pada tempat yang sama, maka yang jadi pembanding adalah massa beban (benda yang digantungkan pada pegas). Sedangkan yang menjadi konstanta adalah percepatan grafitasi. Dan jika gaya tersebut dilakukan pada pegas yang sama, maka pembandingnya adalah perubahan panjang pegas sedangakan konstanta pegas tersebut tetap. Hal ini sesuai dengan rumus gaya pada pegas, yaitu :

F = -k. Dx

Dimana F adalah gaya, k adalah konstanta pegas dan Dx adalah perubahan panjang pegas. Tanda negatif (-) menunjukkan arah yang berlawanan dengan gaya.

Lampiran

A. Gambar alat dan bahan

Keterangan :

1. Statif

2. Pegas

3. Penjepit statif

4. Macam-macam beban

5. Benang

6. Penggaris

B. Gambar langkah-langkah percobaan

Keterangan :

1.1 Memasang penjepit statif pada statif

1.2 Memasang pegas pada penjepit statif

2.1 Menggantungkan beban 20gr

2.3 Menggantungkan beban 40gr

2.3 Menggantungkan beban 60gr

2.4 Menggantungkan beban 80gr

2.5 Menggantungkan beban 100gr

C. Aplikasi hukum Hooke

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 berikut ini

1. Neraca
Neraca yang dalam bahasa sehari – hari disebut timbangan . Neraca terdiri dari beberapa jenis, salah satunya adalah neraca pegas yang memanfaatkan teori hukum Hooke dalam aplikasinya. Neraca pegas digunakan untuk mengetahui massa tubuh seseorang.

2. Dinamometer
Dinamometer merupakan alat ukur gaya. Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas akan bertambaha panjang ketika dinamometer diberi gaya. Hal ini sesuai dengan teori hukum Hooke.

3. Ketapel
Ketapel biasa digunakan anak – anak untuk membidik buah ataupun burung yang ada di atas. Cara penggunaan ketapel ialah batu yang akan digunakan untuk membidik diletakkan di ujung karet kemudian karet ditarik sehingga keret bertambah panjang. Setelah gaya tarik dihilangkan batu akan terlempar dan ketapel aka kembali pada panjang awal. Hal ini sesuai dengan konsep hukum Hooke.

4. Kasur Pegas
Ketika tiduran di atas kasur pegas ada gaya berat yang diberikan ubuh pada kasur. Akibat gaya berat tersebut pegas pada kasur akan termampatkan. Karena ada gaya emulih pada pegas maka pegas akan meregang kembali. Karena ada gesek anara pegas dan bagian dalam kasur maka peas akan berhenti bergerak. Sebagai akibat dari gaya yang diberikan pegas kita akan merasa empuk saat tiduran di atas kasur 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.

D. Contoh soal mengenai hukum Hooke

1. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 400 N/m. Jika pegas tersebut diberi beban yang massanya 3 kg, berapakah perubahan panjang pegas tersebut.

Jawab :

Diketahui : k = 400 N/m
F = m.g = 3.10 = 30 N
Ditanya : Dx = ... ?
Dijawab : F = k. Dx

          30 = 400 . Dx
          Dx = 30/400
          Dx = 0,075 m = 7,5 cm

2. Suatu pegas mempunyi petambahan panjang 0,25 meter setelah diberikan gaya. Jika pada pegas bertuliskan 400 N/m. Berapakah gaya yang dikerjakan ada pegas tersebut?

Jawab:

Diketahui : x = 0,25 m

k = 400 N/m

Ditanya : F = ... ?
Dijawab : F = k. Dx

F = 400 N/m x 0,25 m

F = 100 N

Jadi, gaya yang diberikan pada pegas tersebut adalah 100 Newton.

3. Jika sebuah pegas ditantungkan. Kemudian pegas tersebut diberikan massa 3 kg. Jika konstanta pegasnya adalah 300 N/m. Berapakah pertambahan panjang pegas tersebut?

Jawab : k = 300 N/m

Ditanya : Dx = ?

Karena x = F / k ; maka kita cari dahulu nilai gaya yang bekerja pada pegas itu. Gaya yang bekerja pada pegas sama dengan gaya berat. Rumus gaya berat adalah W = m . g

Jadi gaya berat atau berat benda adalah

W = 3 kg. 10m/s² = 30 N.

x = F / k

x = 30 N / 300 N/m

Dx = 0,1 m

Pertambahan panjang pegas itu adalah 0,1 m.

4. Sebuah balok yang bermassa 225 gram digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah panjang 35 cm. Berapa panjang pegas mula-mula jika konstanta pegas 45 N/m ?
Diketahui : m = 225 gram = 0,225 kg

X₂ = 35 cm
K = 45 N/m

Ditanya : X₁= ?
Jawab :
F = k . Δx
F = w = m. g = 0.225 kg . 10s/m2 = 2.25 N
F = k . Δx
2.25 N = 45 N/m .Δx
2.25 N / 45 N/m = Δx
0.05 m = Δx
5 cm = Δx
Δx = x₂ – x₁
5 cm = 35 cm – x₁
30 cm = x₁
Jadi panjang pegas mula-mula 30 cm

5.    Konstansta dua buah pegas yang dihubungkan secara paralel 100 N/m. jika sebuah pegas dengan konstanta 200 N/m digantungkan pada pegas peralel tersebut. Tentukan pertambahan panjang pegas jika beban bermassa 3 kg digantungkan pada pegas tersebut ?
Diketahui : K₁ = 100 N/m
                     K₂= 200 N/m
                     m : 3 kg
Ditanya :     Δx . . . . ?
Jawab :
Kp = k1 + k2
Kp = 100 N/m + 200 N/m
Kp = 300 N/m
F = w = m . g = 3 kg (10m/s²) = 30 N
F = k . Δx
30 N = 300 N/m . Δx
30 N / (300N/m) = Δx
0.1 m = Δx
10 cm = Δx
Jadi pertambahan panjang pegas tersebut adalah 10 cm.

6.    Jika ditarik dengan gaya 100 N pegas bertambah panjang 5 cm. berapakah energy potensial pegas yang di perlukan agar pegas bertambah panjang 15 cm?
Diketahui : F = 100 N
                     ΔX₁ = 5 cm = 0.05 m
                     ΔX₂ = 15 cm = 0.15 m
Ditanya :     Ep = ?
Jawab :
F = k . Δx
100 N= k . 0.05 m
K = F / Δx
K = 100 N / 0.05 m
K = 200 N/m
Ep = ½ k Δx2
Ep = ½ (200 N/m) (0.15)2
Ep = 2.25 Joule
Jadi energi potensial pegas yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 15 cm sebesar 2.25 Joule.

7. Sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 40 N/m ditekan sehingga pegas yang panjang 5 cm menjadi 2 cm. Berapa besar gaya pegas?

Jawab:
Diketahui : k = 40 N/m

x₁= 5 cm = 0,05 m
x₁ = 2 cm = 0,02 m

Dx = 0,02 m – 0,05 m = – 0,03 m

Ditanyakan : F= ?

Penyelesaian :
F = k.Dx = (- 40 N/m).(-0,03m) = 1,2 N
Jadi, besar gaya yang dilakukan oleh pegas adalah 1,2 N. aya yang harus dikerahkan dari luar agar pegas tertekan sebesar 2 cm adalah sebesar 1,2 N arahnya berlawanan dengan gaya pegas.

8. Berapa gaya yang dikerahkan agar sebuah pegas dengan konstanta pegas 40 N/m yang panjang mula-mula 5 cm menjadi 7 cm?

Jawab:
Diketahui : k = 40 N/m

x₁ = 5 cm = 0,05 m

x₂ = 7 cm = 0,07 m
Dx = 0,07 m – 0,05 m = 0,02 m

Ditanyakan : F = ?
Penyelesaian :
F = k.Dx = (- 40 N/m).(0,02m) = -0,8 N
Jadi, gaya yang harus dikerahkan agar pegas meregang besarnya sama dengan gaya pegas tetapi berlawanan arah. Besar gaya yang harus dikerahkan 0,8 N.

9.    Gambar di bawah menunjukkan grafik hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (∆x).

Dari grafik tersebut konstanta pegas adalah...
Pembahasan:
Diketahui : F₁ = 10 N
                    F₂ = 20 N
                    ∆x₁ = 2 cm – 0 cm = 2 cm = 0,02 m
                    ∆x₂ = 4 cm – 0 cm= 4 cm = 0,04 m
Ditanya :     k = ?

Jawab :

F = k.Dx

20 = k.0,02

k = = 50 N/m

10. Sebuah pegas bila diberi gaya 50 N dapat bertambah panjang 4 cm. Besar energi potensial pegas ketika diberi beban 125 N adalah

Pembahasan :

Diketahui : F₁ = 50 N x 1 = 4 cm = 0,04 m

F₂ = 125 N

Ditanya : E_p= ?

Jawab :

Pada pegas berlaku perbandingan gaya sama dengan perbandingan pertambahan panjang.

F₁ : F ₂ = x ₁ : x ₂