Mengenal Sifat Elastis Benda Melalui Hukum Hooke

Mobil memerlukan shock breaker untuk meredam guncangan saat berjalan pada daerah yang tidak rata. Pada sistem shock breaker terdapat pegas yang berfungsi sebagai pemulih sistem, sehingga badan mobil menjadi stabil pada keadaan awal. Prinsipnya, guncangan yang terjadi membuat pegas tertekan, dan karena sifat pegas yang elastis, shock breaker kembali kepada keadaan awal. Adapun guncangan yang terjadi diredam melalui fluida khusus pada sistem shock breaker.

Gambar 1. (a) Shock breaker/shock absorber (b) permainan ketapel

Terdapat permainan atau alat sederhana yang memanfaatkan sifat elastis, yaitu ketapel. Ketapel yang merupakan alat atau permainan tradisional, dapat kita manfaatkan untuk membidik sasaran. Caranya, kita dapat memberikan beban (peluru, kerikil) pada alas ketapel, menariknya dan melepaskan. Karet yang dipakai akan mengalami perengangan dan kembali kepada keadaan semula dengan melepaskan energi potensial. Energi potensial ini, ditransfer menjadi energi kinetik saat ketapel terlempar.

Kedua contoh diatas, merupakan bentuk pemanfaatan sifat elastis benda. Sifat elastis benda, pertama kali diteliti oleh Robert Hooke dimana Hooke menggunakan pegas yang ditarik dan menemukan gagasan bahwa gaya tarik sebanding dengan pertambahan panjang pegas.

Hukum Hooke

Hukum Hooke secara matematis dapat dituliskan:

\(F=kx\)

dimana:

F adalah gaya pemulih pegas dalam satuan Newton (N)

k adalah konstanta pegas dalam satuan N/m

x adalah regangan atau kontraksi dalam satuan m

Sifat Elastis benda melalui konstanta pegas k

Sifat elastis dapat diinterpretasikan melalui konstanta pegas k. Melalui contoh soal ini kita dapat melihat sifat elastis benda melaui konstanta pegas.

Sebuah pegas A ditarik dengan gaya 30 N dan mengalami regangan sebesar 5 cm. Pegas B ditarik dengan gaya yang sama mengalami regangan sebesar 10 cm.

a) Tentukan konstanta pegas A dan B!

b) Tentukan regangan pegas apabila gayanya diperbesar menjadi 40 N.

c) Manakah pegas yang lebih elastis, pegas dengan k besar atau kecil?

Solusi:

a) Melalui hukum Hooke kita dapat menentukan konstanta pegas A dan B

\(k=F/x\)

\(k_A=30/0.05= 600 N/m\) sementara \(k_B=30/0.10= 300 N/m\)

b) Melalui hasil point a) kita dapatkan

\(x_A= F/k_A=40/600 = 6.6 cm\) sementara \(x_B= F/k_B=40/300 = 13.2 cm\)

c) Berdasarkan hasil point a) dan b) kita dapat menyimpulkan bahwa ternyata semakin kecil konstanta pegas pegas akan mudah mengalami regangan. Terbukti bahwa pegas B dengan konstanta pegas 300 N/m memiliki regangan yang lebih besar dibangingkan pegas A yang memiliki konstanta pegas 600 N/m. Hal ini menunjukkan semakin kecil konstanta pegas semakin elastis benda atau pegas tersebut.