Brilio.net - Pegas adalah benda yang bersifat elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari berbagai macam logam, namun umumnya terbuat dari baja. Ada beberapa rancangan pegas, seperti pegas ulir, pegas daun, pegas spiral, dan lain-lain.
Pegas dapat digunakan untuk berbagai fungsi, seperti meredam kejutan, menahan tegangan, memberikan gaya, atau membuat suatu kedudukan tetap. Dalam ilmu fisika pegas juga dapat diukur dengan rumus tertentu.
Untuk mengukur pegas, dapat menggunakan rumus konstanta pegas, dimana rumus ini dapat menentukan tingkat kekakuan atau elastisitasnya. Berikut brilio.net sajikan penjelasan lengkap tentang rumus konstanta pegas mulai dari pengertian, contoh soal dan cara pengerjaannya yang mudah dipahami. Dilansir dari berbagai sumber pada Selasa (31/10).
Pengertian dan rumus konstanta pegas.
foto: freepik.com
Konstanta pegas adalah besaran fisik yang menentukan tingkat kekakuan pegas. Setiap pegas memiliki nilai sendiri konstanta pegas. Huruf k digunakan untuk menunjukkan jumlah. Satuan SI-nya adalah Newton per meter (N / m).
Pada dasarnya, pegas bekerja atas dasar hukum gerak ketiga Newton yang menyatakan bahwa “untuk setiap tindakan, ada reaksi yang sama dan berlawanan”. Jika pegas ditarik menjauh dari kesetimbangnnya, maka akan ada gaya pemulih yang dihasilkan di dalamnya.
Hukum yang memberikan hubungan antara gaya pemulih ini dan perpindahan adalah hukum Hooke. Hukum Hooke menyatakan bahwa, “gaya pemulih pegas berbanding lurus dengan perpindahan kecil”. Konstanta proporsionalitas disebut konstanta pegas.
Hukum hooke dapat dinyatakan sebagai, F = -kx Di sini, F adalah gaya pemulih, k adalah konstanta pegas, dan x adalah perpindahan yang dihasilkan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih dan perpindahan saling bertentangan.
foto: Istimewa
Konstanta pegas juga dapat dijelaskan sebagai rasio gaya pemulih terhadap deviasi dari posisi kesetimbangan. Sifat dimana benda mendapatkan kembali bentuk aslinya setelah distorsi dikenal sebagai elastisitas. Konstanta pegas mewakili jumlah gaya yang diperlukan untuk meregangkan benda. Jika suatu benda memiliki nilai konstanta pegas yang tinggi, maka ia lebih kaku.
Berdasarkan pemahaman hukum tersebut, dapat dirumuskan rumus konstanta pegas sebagai berikut:
k = F / Δx
Di mana:
- k adalah konstanta pegas, dengan satuan Newton per meter (N/m)
- F adalah gaya yang diberikan pada pegas, dengan satuan Newton (N)
- Δx adalah perubahan panjang pegas, dengan satuan meter (m)
Contoh soal rumus konstanta pegas dan penyelesaiannya
foto: freepik.com
1. Sebuah pegas memiliki panjang 10 cm. Jika pegas diberi gaya sebesar 20 N, panjangnya menjadi 12 cm. Berapakah konstanta pegasnya?
Jawaban:
Untuk menghitung konstanta pegas, gunakan rumus konstanta pegas berikut:
k = F / Δx
Perubahan panjang pegas: Δx = 12 − 10 = 2 cm = 0,02 m
Konstanta pegas: k = F / Δx = 20 / 0,02 = 1000 N/m
2. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 500 N/m. Jika pegas diregangkan sejauh 5 cm dari posisi setimbangnya, berapakah gaya yang bekerja pada pegas?
Jawaban:
Perubahan panjang pegas: Δx = 5 cm = 0,05 m
Gaya pada pegas: F = kΔx = 500 × 0,05 = 25 N
3. Sebuah benda bermassa 100 g digantungkan pada ujung sebuah pegas. Jika benda tersebut menyebabkan pegas meregang sejauh 4 cm, berapakah konstanta pegasnya?
Jawaban:
Rumus konstanta pegas:
k = F / Δx
Massa benda: m = 100 g = 0,1 kg
Percepatan gravitasi: g = 9,8 m/s^2
Gaya berat benda: F = mg = 0,1 × 9,8 = 0,98 N
Perubahan panjang pegas: Δx = 4 cm = 0,04 m
Konstanta pegas: k = F / Δx = 0,98 / 0,04 = 24,5 N/m
4. Sebuah benda bermassa 200 g digantungkan pada ujung sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 300 N/m. Jika benda tersebut ditarik ke bawah sejauh 3 cm dari posisi setimbangnya dan kemudian dilepaskan, berapakah frekuensi getaran benda tersebut?
Jawaban:
Massa benda: m = 200 g = 0,2 kg
Konstanta pegas: k = 300 N/m
Frekuensi getaran: f = 1/2π √k/m = 2π √300/0,2 ≈ 3,87 Hz
5. Dua buah pegas A dan B memiliki konstanta pegas masing-masing 200 N/m dan 300 N/m. Jika kedua pegas tersebut disusun secara seri dan diberi gaya sebesar 100 N, berapakah perubahan panjang total kedua pegas tersebut?
Jawaban:
Rumus konstanta pegas setara untuk susunan seri:
1/ks = 1/kA + 1/kB
Konstanta pegas setara:
ks = kAkB / kA + kB = 200 × 300 / 200 + 300 = 120 N/m
Perubahan panjang total:
Δxs = F/ks = 100/120 ≈ 0,83 m
6. Dua buah pegas A dan B memiliki konstanta pegas masing-masing 200 N/m dan 300 N/m. Jika kedua pegas tersebut disusun secara paralel dan diberi gaya sebesar 100 N, berapakah perubahan panjang total kedua pegas tersebut?
Jawaban:
Konstanta pegas setara untuk susunan paralel:
kp = kA + kB = 200 + 300 = 500 N/m
Perubahan panjang total:
Δxp = F/ kp = 100/500 = 0,2 m
7. Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 300 N/m. Jika pegas ditekan sejauh 3 cm dari posisi setimbangnya, berapakah energi potensial elastis yang disimpan oleh pegas?
Jawaban:
Konstanta pegas:
k = 300 N/m
Perubahan panjang pegas:
Δx = 3 cm = 0,03 m
Energi potensial elastis:
Ep =1/2k(Δx)² = 1/2 × 300 × (0,03)² = 0,135 J
8. Sebuah benda bermassa 50 g digantungkan pada ujung sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 200 N/m. Jika benda tersebut ditarik ke bawah sejauh 2 cm dari posisi setimbangnya dan kemudian dilepaskan, berapakah amplitudo getaran benda tersebut?
Jawaban:
Massa benda:
m = 50 g = 0,05 kg
Konstanta pegas:
k = 200 N/m
Perubahan panjang pegas:
Δx = 2 cm = 0,02 m
Amplitudo getaran:
A= Δx = 0,02 m
9. Dua buah pegas A dan B memiliki konstanta pegas masing-masing 100 N/m dan 200 N/m. Jika kedua pegas tersebut disusun secara seri dan diberi gaya sebesar 50 N, berapakah perubahan panjang masing-masing pegas?
Jawaban:
Konstanta pegas setara untuk susunan seri:
1/ks = 1/kA + 1/kB
Konstanta pegas setara:
ks = kAkB/kA + kB = 100 × 200/100 + 200 = 66,67 N/m
Perubahan panjang total:
Δxs = F/ks = 66,6750 ≈ 0,75 m
Perubahan panjang masing-masing pegas:
ΔxA = ΔxB = Δxs/2 ≈ 0,375 m
10. Sebuah benda bermassa 100 g digantungkan pada ujung sebuah pegas yang memiliki konstanta pegas 400 N/m. Jika benda tersebut digerakkan ke atas sejauh 5 cm dari posisi setimbangnya dan kemudian dilepaskan, berapakah kecepatan maksimum benda tersebut?
Jawaban:
Massa benda:
m = 100 g = 0,1 kg
Konstanta pegas:
k = 400 N/m
Amplitudo getaran:
A = 5 cm = 0,05 m
Kecepatan maksimum:
vmax = A√k/m = 0,05√400/0,1 ≈ 14,14 m/s
Recommended By Editor
- Rumus GLBB dalam fisika, pahami pengertian, contoh soal dan trik mudah mengerjakannya
- Rumus torsi, beserta pengertian, cara menghitung, dan contoh soal
- Rumus hukum archimedes, lengkap dengan pengertian, penerapan, contoh soal dan pembahasannya
- Rumus konversi suhu, lengkap dengan pengertian, jenis, contoh soal dan cara pengerjaannya
- Rumus medan listrik, pahami pengertian, sifat dan cara pengerjaan soalnya
- Rumus katrol dalam fisika lengkap dengaan pengertian, jenis, contoh soal dan cara pengerjaannya
- Rumus transformator dalam fisika, pengertian, contoh soal dan trik pengerjaannya
