I. Judul

Hukum Hooke

II. Tujuan

Mencari hubungan antara gaya pertambahan panjang pegas.

III. Landasan Teori

Pada tahun 1676, Robert Hooke mengusulkan suatu hukum fisika menyangkut pertambahan panjang sebuah benda elastic yang dikenai oleh suatu gaya.

Menurut Hooke, pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda.

Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang. Untuk semakin memudahkan pemahaman dirimu,sebaiknya dilakukan juga percobaan.

Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya.

Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang.

Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0). Secara matematis ditulis :

Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum hooke. Hukum ini dicetuskan oleh paman Robert Hooke (1635-1703). k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan.

Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas. Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda.

(http://www.gurumuda.com/2008/10/hukum-hooke-dan-elastisitas/)

Pada waktu benda ditarik dengan gaya F, pegas mengadakan gaya yang besarnya sama dengan gaya yang menarik, tetapi arahnya berlawanan ( F _aksi = F r_eaksi ). Jika gaya ini kita kita sebut dengan gaya pegas F_p, gaya ini tentu saja sebanding dengan pertambahan panjang pegas x. Sehingga untuk F_p dapat dirumuskan sebagai F_p = - K X

Pada daerah elastic benda, gaya yang bekerja pada benda sebanding dengan pertambahan panjang benda. Sifat pegas seperti yang dinyatakan hukum Hooke tidak terbatas pada pegas yang direnggangkan. Pada pegas yang dimampatkan juga berlaku hukum Hooke, selama pegas masih ada pada daerah ekastisitasnya. Sifat pegas yang seperti ini banyak digunakan di dalam kehidupan sehari – hari misalnya pada neraca pegas, bagian – bagian mesin, dan pada kendaraan bermotor modern (pegas sebagai peredam kejut)

( Supiyanto, 72 – 73 : 2005)

Apabila kita menarik sebuah pegas untuk melatih otot dan dada kita, pegas berubah bentuk , yaitu semakin panjang. Ketika tarikan pada pegas kita dilepaskan , pegas segera kembali kebentuk semula . dan perhatikan juga pada anak – anak yang menaruh batu kecil pada karet ketapelnya dan menarik karet tersebut sehingga karet bentuknya berubah. Pegas dan karet adalah contoh benda elastic. Sifat elastic atau elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan.

(Stockley, Corinne.dkk 168 : 2000)

IV. Alat dan bahan

V. Persiapan Percobaan

a. Langkah Percobaan

1. Digantungkan 1 beban (w) = 0,5 N pada pegas sebagai gaya awal (F₀).

2. Diukur panjang awal (I₀) pegas dan dicatat hasilnya pada tabel yang disediakan.

3. Ditambahkan 1 beban dan diukur kembali panjamg pegas (I). Dicatat hasil pengamatan kedalam tabel.

4. Diulangi langkah 3 dengan setiap kali menambah 1 beban untuk melengkapi tabel di bawah ini.

VI. Hasil Pengamatan

a. Tabel Pengamatan

b. Perhitungan

Perhitungan percobaan Hukum Hooke

F₀ = 0,5 N

l = 15,5cm= 0,155m

l₀ = 6,7cm = 0,067m

W = 1 N

∆F = W – F­₀

= (1- 0,5)N = 0,5N

∆l = l – l₀

= (0,155 – 0,067)m

= 0,088 m

F₀ = 0,5 N

l = 20,5cm= 0,205m

l₀ = 6,7cm = 0,067m

W = 1,5 N

∆F = W – F­₀

= (1,5- 0,5)N

= 1 N

∆l = l – l₀

= (0,202 – 0,067)m

= 0,135 m

F₀ = 0,5 N

l = 24,5 cm= 0,247 m

l₀ = 6,67 cm = 0,067 m

W = 2 N

∆F = W – F­₀

= (2- 0,5)N= 1,5N

∆l = l – l₀

= (0,245 – 0,067)m

= 0,178 m

F₀ = 0,5 N

l = 29,4cm= 0,294m

l₀ = 6,7 cm = 0,067 m

W = 2,5 N

∆F = W – F­₀

= (2,5- 0,5)N

= 2N

∆l = l – l₀

= (0,294 – 0,067)m

=0,227 m

Untuk mencari konstanta tetapan pegas menggunakan rumus:

∆F = 0,5 N

∆l = 0,088m

∆F = 1 N

∆l = 0,135m

∆F = 1,5 N

∆l = 0,178m

∆F = 2 N

∆l = 0,287 m