Dalam ilmu fisika terdapat berbagai hukum yang dapat Kamu pelajari untuk mendukung pemahaman fisika Kamu, salah satu hukum dalam ilmu fisika yang akan dibahas dalam uraian berikut yaitu terkait hukum hooke, simak uraian berikut sehingga Kamu dapat memahami pengertian, rumus, bunyi, aplikasi, serta contohnya.
Pengertian Hukum Hooke
Merupakan sesuatu yang memiliki hubungan antara gaya (F) yang dapat meregangkan suatu pegas sehingga mengakibatkan terjadinya pertambahan panjang pegas (Δx) yang terjadi pada daerah batas elastisitas pegas disebut dengan Hukum Hooke.
Untuk simulasi, maka Kamu dapat mengambil ambil dua buah misalnya yaitu karet gelang dengan permen karet. Dari kedua benda tersebut dibuktikan bahwa panjang suatu benda yang elastis sifatnya akan terus memanjang hingga mencapai batas tertentu.
Hal tersebut tentu akan dikembalikan sesuai dengan tata pengelola, untuk permen karet tidak bisa kembali seperti semula, hal tersebut disebabkan oleh sifat permen karet yang plastis, pada sebuah benda dengan sifat yang lentur.
Aplikasi Hukum Hooke
Untuk dapat mengaplikasikan hukum hooke, dapat dianalogikan seperti mengambil sesuatu yang ada dalam kosan yang tentunya mempunyai katerkaitan. Untuk lebih memudahkan pemahaman Kamu dalam memahami aplikasi penerapan dari hukum ini, dapat Kamu simak uraian berikut:
- Untuk dapat melihat jasad-jasad renik yang memiliki ukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang dapat memanfaatkan fungsi mikroskop.
- Untuk dapat melihat benda yang terletak jauh sehingga dapat terlihat dekat, seperti benda yang berada di luar angkasa, dapat menggunakan teleskop.
- Jam sebagai pengatur waktu seperti jam yang memakai peer.
- Supaya dapat menentukan suatu garis maupun kedudukan kapal yang sedang berada di laut supaya menentukan garis atau kedudukan kapal yang berada di laut bisa menggunakan kronometer.
- Sebagai sambungan tongkat persneling pada kendaraan sepeda motor ataupun mobil.
- Sebagai analogi ayunan pegas.
Dari beberapa benda yang telah disebutkan, memiliki peran yang sangat penting bagi kehidupan manusia.
Bunyi dan Rumus dari Hukum Hooke
Suatu gaya yang bekerja pada sebuah benda akan sebanding dengan pertambahan panjang dari benda yang dikenai gaya merupakan bunyi dari hukum hooke. Hal tersebut terjadi pada benda yang memiliki perbedaan elastisitas.
Rumus hukum hooke dapat ditulis secara matematis sebagai berikut:
F = k.x
Dengan keterangan F merupakan gaya pada pegas yang bekerja dengan satuan N, k merupakan konstanta dari pegas dengan satuan N/m, dan x adalah pertambahan panjang dari pegas dengan satuan m.
Tegangan
Keadaan dari sebuah benda yang mengalami pertambahan panjang saat terdapat sebuah benda dikenai gaya di salah satu ujung benda dan satu ujung yang lain ditahan disebut dengan tegangan.
Dengan kejadian hal tersebut maka dapat dituliskan bahwa dalam ilmu fisika, suatu tegangan dapat diberi simbol dengan σ dan apabila ditulis secara matematis yaitu:
σ = F/A
Yang mana F merupakan gaya dengan satuan N, A merupakan luas penampang dengan satuan m2, dan σ merupakan tegangan dengan satuan N/m2 atau dapat ditulis dengan Pa.
Regangan
Suatu perbandingan antara perpanjangan yang terjadi pada kawat sepanjang x meter dengan panjang kawat saat awal sebesar x meter, maka dapat Kamu sebut dengan regangan. Terjadinya regangan pada benda tersebut diakibatkan oleh adanya gaya yang terdapat pada benda ataupun pada kawat ditiadakan, sehingga kawat bisa kembali ke dalam bentuk semula.
Regangan dapat dirumuskan secara matematis yaitu:
e = ΔL / Lo
Dengan keterangan e merupakan regangan, ΔL merupakan pertambahan panjang dengan satuan m, dan Lo merupakan panjang awal kawat dengan satuan m.
Sehingga dengan diketahui rumus persamaan di atas, maka dapat diketahui bahwa regangan tidak memiliki satuan, hal tersebut diakibatkan karena adanya pertambahan panjang (ΔL) serta adanya panjang mula-mula (Lo) yaitu suatu besaran yang memiliki satuan sama.
Modulus Elastisitas (Modulus Young) serta Rumusnya
Dalam ilmu fisika, khususnya pada pembahasan hukum hooke terdapat modulus elastisitas yang disimbolkan dengan E, yang mana modulus elastisitas ini menggambarkan sebuah perbandingan dari tegangan dan regangan yang terdapat pada suatu benda.
Modulus elastisitas atau modulus young dapat ditulis rumusnya secara matematis yaitu sebagai berikut:
E = σ / e
Yang mana E adalah modulus elastisitas dengan satuan N/m, e merupakan regangan yang dialami benda, serta σ adalah sebuah tegangan dengan satuan N/m2 atau Pa.
Mampatan
Merupakan sebuah keadaan yang mirip atau hampir sama dengan regangan disebut dengan mampatan. Akan tetapi tetap terdapat perbedaannya yaitu pada arah perpindahan molekul suatu benda setelah benda tersebut diberi gaya.
Namun hal ini tentu sangat berbed dengan regangan yang mana molekul pada benda dapat terdorong keluar apabila telah dikenai gaya. Pada sebuah mampatan, setelah diberi suatu gaya, molekul benda tersebut akan terdorong ke arah dalam atau memampat.
Hubungan Gaya Tarik dan Modulus Elastisitas serta Hubungannya
Secara matematis, hubungan gaya tarik dengan modulus elastisitas dapat dirumuskan sebagai berikut:
E = σ / e
E = (F/A) / (ΔL /Lo)
F/A = E ΔL /Lo
Dengan keterangan G merupakan gaya dengan satuan N, E merupakan modulus elastisitas dengan satuan N/M, e adalah sebuah regangan, σ merupakan tegangan dengan satuan N/m2 atau Pa, A merupakan luas sebuah penampang dengan satuan m2, E adalah modulus elastisitas dengan satuan N/m, ΔL adalah pertambahan panjang dengan satuan m, serta Lo adalah panjang awal.
Contoh Soal dalam Hukum Hooke
1. pada sebuah pegas, memiliki sebuah pertambahan panjang sepanjang 0,25 meter yang mana setelah diberi gaya. Apabila pada suatu pegas tersebut terdapat tulisan 400 N/m, maka berapa gaya yang bisa Kamu kerjakan pada pegas tersebut?
Diketahui:
x sebesar 0,25 m
k sebesar 400 N/m
Ditanya F sebesar…?
Dijawab:
F = k . x
F = (400 N/m) . (0, 25 m)
F = 100 N
Jadi gaya yang berikan pada pegas tersebut sebesar 100 N.
2. Pegas yang tergantung vertikal memiliki panjang 80 cm, terdapat beban seberat 50 N yang tergantung pada pegas, sehingga panjang pegas menjadi 90 cm. Maka dapat Kamu hitung berapa nilai dari tetapan pegas tersebut apabila pada pegas diberi beban sebesar 60 N, serta berapa panjang akhir pegas tersebut?
Diketahui:
X = 0,8 m
X1 = 50 N
F2 = 60 N
Ditanya
k = ….?
X2 = ….?
Jawab:
• F = k ⧍x
50 N = k (0,1)
k = 50/0,1
k = 500
• ⧍x = F/k
⧍x = 60 N/500
⧍x = 0,12 m
⧍x = X2 – x1
0,12 = X2 – 0,9
X2 = 1,02 m
Sehingga besar dari tetapan pegas tersebut adalah 500 N dengan panjang kawat setelah diberi beban yaitu 1,02 m.
