perangkat pembelajaran fisika Kurikulum 2013 (elastisitas bahan)

Materi Ajar Elastisitas Bahan Sifat elastis atau ealstisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya. Contoh benda : Pegas, Karet, dll. Benda seperti tanah liat (lempung), adonan tepung Kue, dan lilin mainan (Plastisin) tidak kembali ke bentuk Awalnya segera setelah gaya luardihilangkan, Benda seperti itu disebut benda tak elastis atau benda Plastis. Ada beberapa besaran dalam Prinsip benda elastis : Tegangan Didefinisikan hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami pegas/karet dengan luas penampangnya (A). Tegangan = gaya/Luas Penampang σ= F/A Tegangan besaran skalar satuannya N.m^(-2) atau Pa (Pascal) Regangan Pada gambar pegas di atas, gaya tarik yang dikerjakan pada batabg berusahameregangkan kawat hingga panjang kawat/pegas semula L bertambah sebesar ∆L. Regangan (e) didefiniskan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ∆L dengan panjang awal L. regangan= (Perubahan panjang)/(panjang awal) e= ∆L/L Modulus Elastisitas Yaitu perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami bahan. Ε= σ/e menjadi F/A= Ε ΔL/L satuannya N.m^(-2) atau Pa (Pascal) Hukum hooke kalian telah belajar tentang elastisitas bahan termasuk pada pegas. Sifat elastisitas pegas ini juga dipelajari oleh Robert Hooke (1635-1703). Pada eksperimennya, Hooke menemukan adanya hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas yang dikenai gaya. Besarnya gaya sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Konstanta perbandingannya dinamakan konstanta pegas dan disimbulkan k. Dari hubungan ini dapat dituliskan persamaannya sebagai berikut. F ~ ∆X F = k . ∆X Dengan: F= gaya (N) ∆X= pertambahan panjang pegas (m) k = konstanta pegas (N/m) Dari persamaan itulah yang kemudian dikenal sebagai hukum Hooke. Untuk lebih memahami hukum Hooke tersebut dapat kalian cermati contoh di bawah dan susunan pegas pada halaman berikut- Contoh soal; Sebuah pegas memiliki panjang 20 cm. Ditarik dengan gaya 12,5 N panjang pegasnya menjadi 22 cm. Berapakah konstanta pegas tersebut ? Penyelesaian Diket: x0 = 20 cm F = 12,5 N → x1 = 22 cm Δx1 = 22 − 20 = 2 cm = 2.10-2 m Ditanya: k………. ? Dijawab: F1 = k Δx1 12,5 = k . 2.10-2 k = 12,5/(2.〖10〗^(-2) ) = 625 N/m susunan pegas kalian pernah melihat atau memperhatikan softbeker sepeda motor ? ada berapa dan bagimana susunannya ?. susunan seri Susunan pegas secara seri dapat dilihat contohnya seperti pada Gambar 3.4(a). Pada saat diberi gaya maka semua pegas merasakan gaya yang sama. Konstanta pegas penggantinya memenuhi hubunga berikut. 1/k= 1/k_1 + 1/k_2 + 1/k_3 + ....+1/k_n susunan pararel Susunan pegas secara paralel dapat dilihat contohnya seperti pada Gambar 3.4(b). Pada saat ditarik gaya maka pemanjangan pegas sama dan gaya yang diberikan dibagi sebanding konstantanya. Konstanta penggantinya memenuhi persaman berikut. kp = k1 + k2 + k3 + .....+kn (a) (b) F F Gambar 3.4 : a) susunan pegas seri, b) susunan pegas pararel susunan pegas campuran Bagaimana jika beberapa pegas disusun campur? Tentu kalian sudah bisa menjawabnya bahwa pada rangkaian itu akan berlaku sifat gabungan. Dalam menganalisanya dapat ditent ukan dengan memilih susunan yang sudah dapat dikategorikan seri atau paralelnya. Contoh soal; Empat buah pegas memiliki konstanta masing-masing sebesar k1 = 100 N/m, k2 = 200 N/m, k3 = 300 N/m. Ketiga pegasnya disusun paralel dan kemudian diseri dengan pegas lainnya yang memiliki konstanta k4 = 300N/m sehingga susunannya seperti pada Gambar 3.5. Tentukan konstanta pegas pengganti ? Penyelesaian a. Konstanta pegas pengganti: 􀂄 Pegas k1, k2 dan k3 tersusun paralel berarti penggantinya memenuhi: kp = k1 + k2 + k3 kp = 100 + 200 + 300 = 600 N/m 􀂄 Pegas kp dan k4 seri berarti konstanta pengganti totalnya memenuhi: ks= 1/k_p + 1/k_4 ks= 1/(600 N/m)+ 1/(300 N/m) = 3/600 N/m → ks = = 200 N/m Jadi k tot = ks = 200 N/m