Pembahasan Soal Un Fisika Tentang Elastisitas Pegas

Cafeberita.com – Elastisitas dan Konstanta Pegas. Pembahasan soal ujian nasional bidang studi fisika perihal elastisitas dan pegas untuk tingkat menengah atas. Elastisitas ialah suatu besaran yang menyatakan kecenderungan suatu benda untuk mengembalikan kondisi ke bentuk semula setelah mengalami pergeseran jawaban imbas gaya tarik atau gaya tekan dari luar. Dari beberapa benda yang memunjukkan tanda-tanda elastisitas , pegas ialah salah satu benda yang paling lazim dibahas. Pada peluang ini , edutafsi akan membahas beberapa soal elastisitas yang pernah keluar dalam ujian nasional tahun-tahun sebelumnya.

Soal 1 : Menentukan Energi Potensial Pegas

Untuk meregangkan suatu pegas sejauh 5 cm dikehendaki gaya sebesar 20 N. Energi berpotensi pegas di saat pegas tersebut meregang sejauh 10 cm yakni ….
A. 100 Joule
B. 50 Joule
C. 20 Jule
D. 4 Joule
E.  2 Joule

Pembahasan :
Dik : x₁ = 5 cm = 0 ,05 m , F₁ = 20 N , x₂ = 10 cm = 0 ,1 m
Dit : Ep₂ = …. ?

Energi berpotensi secara sederhana sanggup diartikan selaku besarnya gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas sepanjang x. Besar energi berpotensi pegas bergantung pada konstanta pegas dan besar pertambahan panjangnya. Secara matematis sanggup ditulis selaku berikut:

Ep = ½ k . x2

Keterangan :
Ep = energi berpotensi pegas (J)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
x = pertambahan panjang pegas (m).

Berdasarkan rumus di atas , untuk menyeleksi energi berpotensi pegas setidaknya mesti diektahui konstanta dan pertambahan panjangnya. Dalam soal cuma dikenali pertambahan panjang. Itu artinya mesti diputuskan apalagi dulu konstanta pegasnya.

Berdasarkan kondisi pertama , di saat pegas diregangka sejauh 5 cm dengan gaya sebesar 20 N , maka konstanta pegas sanggup diputuskan menurut rancangan aturan Hooke berikut ini:
⇒ F₁ = k . x₁
⇒ 20 = k . (0 ,05)
⇒ k = 20/0 ,05
⇒ k = 400 N/m

Karena tetapannya sudah dikenali , maka energi potensialnya adalah:
⇒ Ep₂ = ½ k . x₂²
⇒ Ep₂ = ½ (400). (0 ,1)²
⇒ Ep₂ = 200 (0 ,01)
⇒ Ep₂ = 2 J

Penyelesaian ringkas :
⇒ Ep₂ = ½ (F₁/x₁) . x₂²
⇒ Ep₂ = ½ (20/0 ,05). (0 ,1)²
⇒ Ep₂ = 2 J

Jadi , energi berpotensi pegas di saat meregang sejauh 10 cm yakni 2 Joule.

Soal 2 : Menentukan Tetapan Pegas Berdasarkan Tabel

Percobaan menggunakan pegas yang digantung menciptakan data selaku berikut:

Percobaan	F (N)	Δx (cm)
I	88	11
II	64	8
III	40	5

Dengan F = gaya beban pegas , Δx = pertambahan panjang pegas. Berdasarkan data tersebut , sanggup ditarik kesimpulan bahwa pegas yang digunakan memiliki tetapan sebesar ….
A. 800 N/m
B. 80 N/m
C. 8 N/m
D. 0 ,8 N/m
E. 0 ,08 N/m

Pembahasan :
Berdasarkan aturan Hooke , pertambahan panjang suatu pegas berbanding lurus dengan besarnya gaya yang melakukan pekerjaan pada pegas tersebut. Secara matematis sanggup dinyatakan dengan persamaan berikut:

F = k . Δx

Keterangan :
F = gaya yang melakukan pekerjaan pada pegas (N)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan pajang pegas (m).

Pada tabel data percobaan , dijalankan tiga kali percobaan dan dihasilkan data menyerupai yang terlihat. Kita sanggup menjumlah konstanta untuk masing-masing percobaan kemudian menyimpulkannya.

Dari percobaan I :
⇒ k = F/Δx
⇒ k = 88/0 ,11
⇒ k = 800 N/m

Dari percobaan II :
⇒ k = 64/0 ,08
⇒ k = 800 N/m

Dari percobaan III :
⇒ k = 40/0 ,05
⇒ k = 800 N/m

Dari ketiga percobaan tersebut ternyata dihasilkan nilai yang serupa , yakni 800 N/m. Dengan demikian , konstanta pegas yang digunakan dalam percobaan itu yakni 800 N/m.

Penyelesaian ringkas :
Untuk mengurangi waktu , kita sanggup menggunakan data dari salah satu percobaan saja umpamanya percobaan I. Adakalanya dari beberapa percobaan dihasilkan nilai yang sedikit berlainan (hal itu masuk akal dalam percobaan). Jika akibatnya sedikit berlainan maka diseleksi yang paling mendekati jawaban atau yang lebih mewakili seluruh data.

Soal 3 : Menentukan Konstanta Terbesar

Dari percobaan menyeleksi elastsitas karet dengan menggunakan karet ban diperoleh data menyerupai tabel di bawah ini.

Percobaan	Gaya (N)	Pertambahan panjang (m)
I	7	3 ,5 x 10-2
II	8	2 ,5 x 10-2
III	6	2 ,0 x 10-2
IV	9	4 ,5 x 10-2
V	10	3 ,3 x 10-2

Berdasarkan data tersebut , sanggup ditarik kesimpulan bahwa karet ban yang memiliki nilai konstanta paling besar terdapat pada percobaan …..
A. Percobaan I
B. Percobaan II
C. Percobaan III
D. Percobaan IV
E. Percobaan V

Pembahasan :
Untuk menyaksikan konstanta yang paling besar , maka dijumlah satu-persatu selaku berikut:
1). Percobaan I : k = 7/(0 ,035) = 200 N/m
2). Percobaan II : k = 8/(0 ,025) = 320 N/m
3). Percobaan III : k = 6/(0 ,02) = 300 N/m
4). Percobaan IV : k = 9/(0 ,045) = 200 N/m
5). Percobaan V : k = 10/(0 ,033) = 303 N/m

Dari hasil perkiraan di atas , sanggup dilihat bahwa yang memiliki konstanta paling besar yakni percobaan II , yakni 320 N/m.

Penyelesaian ringkas :
Konstanta berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan pertambahan panjang. Konstanta paling besar yakni yang gayanya tergolong paling besar tetapi pertambahan panjangnya tergolong paling kecil. Perhatikan data untuk pertambahan panjang. Pertambahan terkecil yakni pada percobaan II dan III. Lalu lihat antara II dan III yang gayanya paling besar yakni percobaan II. Makara , konstanta paling besar ada pada percobaan II.

Soal 4 : Menentukan Batas Elastisitas Pegas

Hubungan gaya dengan pertambahan panjang pada suatu pegas terlihat menyerupai grafik di bawah ini.

Berdasarkan grafik di atas , pegas akan berubah bersifat plastis di saat pada pegas melakukan pekerjaan gaya sebesar ….
A. 0 hingga 2 N
B. 0 hingga 4 N
C. 2 hingga 6 N
D. 4 N hingga 8 N
E. 6 N hingga 8 N

Pembahasan :
Pada grafik amati untuk gaya 2 N , 4 N , dan 6 N , pertambahan panjangnya berturut-turut yakni 2 cm , 4 cm , dan 6 cm. Nilai tersebut memamerkan pada rentang tersebut pegas masih memiliki tetpan elastisitas yang serupa (terlihat dari grafinya yang terlihat lurus). Itu artinya , untuk rentang gaya 0 – 6 N , pegas masih bersifat elastis.

Untuk gaya yang lebih besar dari 6 N , ternyata pertambahan panjangnya sudah tidak lagi terencana menyerupai terlihat pada grafik. Hal itu memamerkan bahwa untuk rentang lebih besar dari 6 N , pegas sudah tidak lagi elastis. Makara , pegas tersebut akan bersifat plastis pada rentang 6 N – 8 N.

Soal 5 : Menentukan Grafik Percobaan Elastisitas

Grafik relasi gaya (F) terhadap pertambahan panjang (Δx) dari percobaan elastisitas pegas di bawah ini yang memiliki konstanta elastisitas terkecil yakni ….

Pembahasan :
Dari grafik terang terlihat berapa besar gaya (F) dan pertambahan panjangnya (Δx). Itu artinya , kita sanggup menyeleksi konstanta untuk masing-masing grafik:
1). Grafik A : k = 2/(0 ,06) = 33 ,3 N/m
2). Grafik B : k = 4/(0 ,04) = 100 N/m
3). Grafik C : k = 6/(0 ,02) = 300 N/m
4). Grafik D: k = 3/(0 ,06) = 50 N/m
5). Grafik E : k = 6/(0 ,06) = 100 N/m

Dari perkiraan di atas sanggup dilihat bahwa grafik percobaan yang memamerkan elastisitas terkecil yakni grafik A , yakni dengan konstanta elastisitas 33 ,3 N/m.

Penyelesaian ringkas :
Untuk menyeleksi grafik mana yang elastisitasnya paling kecil , cari grafik yang sudut kemiringannya (sudut antara garis grafik dengan sumbu x) paling kecil. Dari kelima grafik , yang sudut kemiringannya paling kecil (garis grafiknya lebih bersahabat ke sumbu x) yakni grafik A.

Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional bidang studi fisika perihal konstanta pegas. Jika pembahasan soal konstanta pegas dan elastisitas ini berfaedah , bantu kami membagikannya terhadap teman-teman anda lewat tombol share di bawah ini. Terimakasih.