Gaya Pegas
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| Hooke's law/hʊks lɔː/ | Hukum Hooke |
| restoring force/rɪˈstɔːrɪŋ fɔːs/ | gaya pemulih |
| extension/ekˈstenʃn/ | ekstensi |
| spring constant/sprɪŋ ˈkɒnstənt/ | konstanta pegas |
| elastic limit/ɪˈlæstɪk ˈlɪmɪt/ | batas elastis |
Tarik dua kali sejauhnya, rasakan dua kali tarikkannya
- Regangkan pegas sedikit dan ia menarik kembali dengan lembut; regangkan dua kali sejauhnya dan ia menarik dua kali lebih keras.
- Tarikannya meningkat secara proporsional dengan seberapa jauh Anda meregangkannya—aturan yang sangat sederhana.
- Aturan ini adalah Hukum Hooke, dan menggambarkan pegas, karet, serta banyak material.
- Pegas selalu menarik kembali ke panjang alaminya—sebuah gaya pemulih.
Hukum Hooke
- Gaya pegas sebanding dengan regangan $x$ dari panjang alaminya.
- Dalam besaran: $F = kx$. Konstanta $k$ adalah konstanta pegas.
- $k$ mengukur kekakuan—pegas kaku memiliki $k$ besar (membutuhkan lebih banyak gaya per meter).
- Unitnya adalah $\tfrac{\text{N}}{\text{m}}$: newton gaya untuk setiap meter regangan.
Regangkan pegas
Ubah gaya dan saksikan perpanjangan tumbuh sebanding — kemiringan adalah konstanta pegas.
Pegas dengan $k = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$ diregangkan oleh $0.10\ \text{m}$. Berapakah gaya pegas, dalam $\text{N}$?
$F = kx = 200 \times 0.10 = 20\ \text{N}$.
Gaya sebesar $15\ \text{N}$ meregangkan pegas sejauh $0.05\ \text{m}$. Berapakah konstanta pegas, dalam $\tfrac{\text{N}}{\text{m}}$?
$k = F/x = 15 / 0.05 = 300\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$.
Di dalam batas elastis, menggandakan perpanjangan pegas mengubah gayanya menjadi:
$F = kx$ bersifat linear, jadi menggandakan $x$ menggandakan $F$.
Konstanta pegas $k$ mengukur kekakuan pegas ____ (berapa banyak gaya yang dibutuhkan per meter regangan).
Konstanta $k$ yang besar berarti pegas kaku — lebih banyak gaya per meter perpanjangan.
Selalu gaya pemulih
- Apapun arah Anda mendeformasikan pegas, gayanya selalu menuju ke kesetimbangan.
- Regangkan dan ia menarik masuk; kompres dan ia mendorong keluar.
- Itulah sebabnya kita menulis $F = -kx$ — tanda minus berarti "berlawanan dengan perpindahan".
- Perilaku pemulih ini persis yang membuat pegas bergetar (Topik 7).
Pegas yang diregangkan mendorong ke arah yang sama dengan regangannya.
Ini adalah gaya pemulih, mengarah kembali ke kesetimbangan — berlawanan dengan regangan ($F = -kx$).
Batas elastis
- Hukum Hooke hanya berlaku hingga batas elastis pegas.
- Regangkan melebihi batas itu dan pegas mengalami deformasi permanen — garis lurus melengkung.
- Dalam batas tersebut, pegas kembali ke panjang aslinya saat dilepaskan.
- Setiap pegas nyata memiliki rentang di mana $F = kx$ merupakan deskripsi yang akurat.
Pilih semua pernyataan yang benar tentang hukum Hooke.
Hukum Hooke bersifat linear, kemiringannya $k$, dan gayanya memulihkan. Namun gagal di luar batas elastis.
Gaya pegas adalah gaya pemulih: arahnya berlawanan dengan regangan, bukan sejajar dengannya. Dan Hukum Hooke hanya valid di bawah batas elastis — dorong pegas terlalu jauh dan $F = kx$ tidak lagi berlaku.
Sebuah pegas dengan $k = 200\ \tfrac{\text{N}}{\text{m}}$ diregangkan oleh $x = 0.10\ \text{m}$.
- $F = kx = 200 \times 0.10 = 20\ \text{N}$.
- Pegas menarik balik dengan $20\ \text{N}$ menuju panjang alaminya.
Hukum Hooke: gaya pegas sebanding dengan perpanjangannya, $F = kx$ (sebagai gaya pemulih, $F = -kx$). Konstanta pegas $k$ (dalam $\tfrac{\text{N}}{\text{m}}$) adalah kekakuan pegas — kemiringan dari garis gaya–perpanjangan. Ini hanya berlaku di bawah batas elastis.