.com - Elastisitas dan Konstanta Pegas. Pembahasan soal ujian nasional bidang studi fisika perihal elastisitas dan pegas untuk tingkat menengah atas. Elastisitas merupakan suatu besaran yang menyatakan kecenderungan suatu benda untuk mengembalikan keadaan ke bentuk tiruanla sehabis mengalami perubahan akhir efek gaya tarik atau gaya tekan dari luar. Dari beberapa benda yang memunjukkan tanda-tanda elastisitas, pegas merupakan salah satu benda yang paling umum dibahas. Pada kesempatan ini, edutafsi akan membahas beberapa soal elastisitas yang pernah keluar dalam ujian nasional tahun-tahun sebelumnya.
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 potensial secara sederhana sanggup diartikan sebagai besarnya gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sepanjang x. Besar energi potensial pegas bergantung pada konstanta pegas dan besar pertambahan panjangnya. Secara matematis sanggup ditulis sebagai diberikut:
Keterangan :
Ep = energi potensial pegas (J)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
x = pertambahan panjang pegas (m).
Berdasarkan rumus di atas, untuk memilih energi potensial pegas setidaknya harus diektahui konstanta dan pertambahan panjangnya. Dalam soal hanya diketahui pertambahan panjang. Itu artinya harus ditentukan terlebih lampau konstanta pegasnya.
Berdasarkan kondisi pertama, ketika pegas diregangka sejauh 5 cm dengan gaya sebesar 20 N, maka konstanta pegas sanggup ditentukan menurut konsep aturan Hooke diberikut ini:
⇒ F1 = k . x1
⇒ 20 = k . (0,05)
⇒ k = 20/0,05
⇒ k = 400 N/m
Karena tetapannya sudah diketahui, 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 potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm ialah 2 Joule.
Dengan F = gaya beban pegas, Δx = pertambahan panjang pegas. Berdasarkan data tersebut, sanggup disimpulkan bahwa pegas yang dipakai mempunyai 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 sebuah pegas berbanding lurus dengan besarnya gaya yang bekerja pada pegas tersebut. Secara matematis sanggup dinyatakan dengan persamaan diberikut:
Keterangan :
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan pajang pegas (m).
Pada tabel data percobaan, dilakukan tiga kali percobaan dan dihasilkan data menyerupai yang terlihat. Kita sanggup menghitung 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 skor yang sama, yaitu 800 N/m. Dengan demikian, konstanta pegas yang dipakai dalam percobaan itu ialah 800 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Untuk menghemat waktu, kita sanggup memakai data dari salah satu percobaan saja contohnya percobaan I. Adakalanya dari beberapa percobaan dihasilkan skor yang sedikit berbeda (hal itu masuk akal dalam percobaan). Jika karenanya sedikit berbeda maka dipilih yang paling mendekati jawabanan atau yang lebih mewakili seluruh data.
Berdasarkan data tersebut, sanggup disimpulkan bahwa karet ban yang mempunyai skor konstanta terbesar terdapat pada percobaan .....
A. Percobaan I
B. Percobaan II
C. Percobaan III
D. Percobaan IV
E. Percobaan V
Pembahasan :
Untuk melihat konstanta yang terbesar, maka dihitung satu-persatu sebagai diberikut:
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 perhitungan di atas, sanggup dilihat bahwa yang mempunyai konstanta terbesar ialah percobaan II, yaitu 320 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Konstanta berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan pertambahan panjang. Konstanta terbesar ialah yang gayanya termasuk paling besar tapi pertambahan panjangnya termasuk paling kecil. Perhatikan data untuk pertambahan panjang. Pertambahan terkecil ialah pada percobaan II dan III. Lalu lihat antara II dan III yang gayanya paling besar ialah percobaan II. Jadi, konstanta terbesar ada pada percobaan II.
Berdasarkan grafik di atas, pegas akan berubah bersifat plastis dikala pada pegas bekerja 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 perhatikan untuk gaya 2 N, 4 N, dan 6 N, pertambahan panjangnya berturut-turut ialah 2 cm, 4 cm, dan 6 cm. Nilai tersebut menunjukkan pada rentang tersebut pegas masih mempunyai tetpan elastisitas yang sama (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 teratur menyerupai terlihat pada grafik. Hal itu menunjukkan bahwa untuk rentang lebih besar dari 6 N, pegas sudah tidak lagi elastis. Jadi, pegas tersebut akan bersifat plastis pada rentang 6 N - 8 N.
Pembahasan :
Dari grafik terang terlihat berapa besar gaya (F) dan pertambahan panjangnya (Δx). Itu artinya, kita sanggup memilih 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 perhitungan di atas sanggup dilihat bahwa grafik percobaan yang menunjukkan elastisitas terkecil ialah grafik A, yaitu dengan konstanta elastisitas 33,3 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Untuk memilih 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) ialah grafik A.
Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional bidang studi fisika perihal konstanta pegas. Jika pembahasan soal konstanta pegas dan elastisitas ini berkhasiat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Soal 1 : Menentukan Energi Potensial Pegas
Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diharapkan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika pegas tersebut meregang sejauh 10 cm ialah ....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 potensial secara sederhana sanggup diartikan sebagai besarnya gaya yang dibutuhkan untuk meregangkan pegas sepanjang x. Besar energi potensial pegas bergantung pada konstanta pegas dan besar pertambahan panjangnya. Secara matematis sanggup ditulis sebagai diberikut:
| Ep = ½ k . x2 |
Keterangan :
Ep = energi potensial pegas (J)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
x = pertambahan panjang pegas (m).
Berdasarkan rumus di atas, untuk memilih energi potensial pegas setidaknya harus diektahui konstanta dan pertambahan panjangnya. Dalam soal hanya diketahui pertambahan panjang. Itu artinya harus ditentukan terlebih lampau konstanta pegasnya.
Berdasarkan kondisi pertama, ketika pegas diregangka sejauh 5 cm dengan gaya sebesar 20 N, maka konstanta pegas sanggup ditentukan menurut konsep aturan Hooke diberikut ini:
⇒ F1 = k . x1
⇒ 20 = k . (0,05)
⇒ k = 20/0,05
⇒ k = 400 N/m
Karena tetapannya sudah diketahui, 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 potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm ialah 2 Joule.
Jawaban : E
Soal 2 : Menentukan Tetapan Pegas Berdasarkan Tabel
Percobaan memakai pegas yang digantung menghasilkan data sebagai diberikut:| 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 disimpulkan bahwa pegas yang dipakai mempunyai 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 sebuah pegas berbanding lurus dengan besarnya gaya yang bekerja pada pegas tersebut. Secara matematis sanggup dinyatakan dengan persamaan diberikut:
| F = k . Δx |
Keterangan :
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
k = tetapan atau konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan pajang pegas (m).
Pada tabel data percobaan, dilakukan tiga kali percobaan dan dihasilkan data menyerupai yang terlihat. Kita sanggup menghitung 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 skor yang sama, yaitu 800 N/m. Dengan demikian, konstanta pegas yang dipakai dalam percobaan itu ialah 800 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Untuk menghemat waktu, kita sanggup memakai data dari salah satu percobaan saja contohnya percobaan I. Adakalanya dari beberapa percobaan dihasilkan skor yang sedikit berbeda (hal itu masuk akal dalam percobaan). Jika karenanya sedikit berbeda maka dipilih yang paling mendekati jawabanan atau yang lebih mewakili seluruh data.
Soal 3 : Menentukan Konstanta Terbesar
Dari percobaan memilih elastsitas karet dengan memakai 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 disimpulkan bahwa karet ban yang mempunyai skor konstanta terbesar terdapat pada percobaan .....
A. Percobaan I
B. Percobaan II
C. Percobaan III
D. Percobaan IV
E. Percobaan V
Pembahasan :
Untuk melihat konstanta yang terbesar, maka dihitung satu-persatu sebagai diberikut:
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 perhitungan di atas, sanggup dilihat bahwa yang mempunyai konstanta terbesar ialah percobaan II, yaitu 320 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Konstanta berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan pertambahan panjang. Konstanta terbesar ialah yang gayanya termasuk paling besar tapi pertambahan panjangnya termasuk paling kecil. Perhatikan data untuk pertambahan panjang. Pertambahan terkecil ialah pada percobaan II dan III. Lalu lihat antara II dan III yang gayanya paling besar ialah percobaan II. Jadi, konstanta terbesar ada pada percobaan II.
Jawaban : B
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 dikala pada pegas bekerja 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 perhatikan untuk gaya 2 N, 4 N, dan 6 N, pertambahan panjangnya berturut-turut ialah 2 cm, 4 cm, dan 6 cm. Nilai tersebut menunjukkan pada rentang tersebut pegas masih mempunyai tetpan elastisitas yang sama (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 teratur menyerupai terlihat pada grafik. Hal itu menunjukkan bahwa untuk rentang lebih besar dari 6 N, pegas sudah tidak lagi elastis. Jadi, pegas tersebut akan bersifat plastis pada rentang 6 N - 8 N.
Jawaban : E
Soal 5 : Menentukan Grafik Percobaan Elastisitas
Grafik relasi gaya (F) terhadap pertambahan panjang (Δx) dari percobaan elastisitas pegas di bawah ini yang mempunyai konstanta elastisitas terkecil ialah ....Pembahasan :
Dari grafik terang terlihat berapa besar gaya (F) dan pertambahan panjangnya (Δx). Itu artinya, kita sanggup memilih 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 perhitungan di atas sanggup dilihat bahwa grafik percobaan yang menunjukkan elastisitas terkecil ialah grafik A, yaitu dengan konstanta elastisitas 33,3 N/m.
Penyelesaian ringkas :
Untuk memilih 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) ialah grafik A.
Jawaban : A
Demikianlah pembahasan beberapa soal ujian nasional bidang studi fisika perihal konstanta pegas. Jika pembahasan soal konstanta pegas dan elastisitas ini berkhasiat, bantu kami membagikannya kepada teman-teman anda melalui tombol share di bawah ini. Terimakasih.
Advertisement