Home / Fisika / Gaya Pegas

Gaya Pegas

  • 8 min read
Loading...

Penulis : Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia 2016

Gaya pegas merupakan tarikan atau dorongan pada pegas (benda elastis) sehingga terjadi pertambahan panjang dan dapat kembali ke bentuk semula. Benda elastis merupakan benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah diberikan gaya. Gaya pegas diatur dalam hukum Hooke yang menyatakan bahwa jika gaya yang diberikan tidak melampaui batas elastisitias pegas, maka pertambahan panjang pegas akan sebanding dengan gaya yang diberikan. Besar konstanta pegas bergantung pada susunan pegas itu sendiri. Pegas dapat disusun secara seri maupun paralel.

Apakah kamu pernah melihat benda per bergerak? Bagaimana pergerakannya? Kenapa bisa demikian? Gaya apa yang mempengaruhi dan bagaimana rumusnya? Apa saja aplikasi gaya pegas dalam kehidupan sehari-hari? Yuk, simak artikel ini agar kamu dapat mengetahui jawabannya…

Pengertian Gaya Pegas

Gaya merupakan tarikan atau dorongan karena adanya energi. Sedangkan energi merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Dengan adanya usaha, dihasilkan suatu perpindahan dari benda yang dikenai usaha tersebut.

Jadi,

Loading...
adanya gaya dapat mengakibatkan adanya perubahan posisi dari suatu benda. Tetapi, untuk gaya pegas perubahan posisinya berupa pertambahan panjang pegas dan pegas dapat kembali ke bentuk semula dalam periode tertentu, peregangan dan pemampatan.

Gaya pegas merupakan gaya yang hanya terjadi pada benda elastis sehingga benda elastis mengalami pertambahan panjang dan dapat kembali ke bentuk semula. Benda elastis adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk dan dapat kembali ke bentuk semula, contoh karet, per, shock breaker pada kendaraan bermotor, dsb.

Pada pegas (benda elastis) terdapat energi potensial pegas atau lebih dikenal sebagai energi potensial benda elastis. Energi potensial benda elastis merupakan energi potensial yang terdapat pada benda elastis sehingga benda elastis dapat meregang atau pun memampat.

Bagi kamu yang ingin mengetahui lebih dalam tentang energi potensial benda elastis, kamu dapat membaca artikel energi potensial.

Gaya pegas diakibatkan adanya gaya eksternal berupa tekanan sehingga mengakibatkan pegas meregang atau pun memampat. Jadi, gaya ini tidak terjadi pada benda plastis dimana pada benda ini bila terjadi pertambahan panjang tidak dapat kembali ke bentuk semula.

Gaya pegas termasuk gaya sentuh, gaya sentuh merupakan gaya yang terjadi pada benda yang beinteraksi dimana saling bersentuhan satu sama lain.

Contoh gaya pegas dalam kehidupan sehari-hari yaitu sambungan pada persneling kendaraan mobil memanfaatkan pegas agar dapat berfungsi dengan mudah, shock breaker pada kendaraan bermotor sehingga dapat meredam tekanan dari luar (getaran ban) dengan baik, jam kasa untuk menginformasikan lokasi kapal ketika berada di laut, dan ayunan yang memakai sistem pegas (per).

Gaya pegas bekerja berdasarkan prinsip hukum Hooke dan terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi gaya pegas, yaitu tekanan, regangan, dan modulus elastisitas.

Hukum Hooke

Hukum Hooke ditemukan oleh Robert Hooke pada tahun 1660 dan menyatakan bahwa jika gaya tarik yang diberikan pada suatu pegas tidak melampaui batas elastisitanya, maka pertambahan panjang pegas akan sebanding dengan besar gaya yang diberikan. Berikut rumus dari hukum Hooke:

rumus hukum hooke

dimana 1 merupakan gaya pegas (N), k merupakan konstanta pegas (N/m), dan 2 merupakan pertambahan panjang pegas (m).

Tanda negatif menunjukan bahwa dalam pertambahan panjang pegas ada gaya pemulih (dianalogikan sama seperti gaya gesek) yang besarnya sama dengan gaya pegas, namun arahnya berlawanan. Gaya pegas termasuk kedalam besaran vektor karena mempunyai nilai dan arah.

Berikut ilustrasi mengenai hukum Hooke:

kurva hukum hooke

Berdasarkan kurva tersebut dapat dijelaskan dengan keterangan berikut:

Jika gaya yang diberikan secara terus-menerus (kontinu) pada benda elastis dan masih berada dalam daerah elastis, maka benda masih dapat kembali ke bentuk semula dengan daya lentur yang lebih kecil bila dibandingkan dengan pegas yang masih berada pada daerah linearitas. Kemudian, jika gaya yang diberikan itu terus berlanjut sampai berada pada daerah plastis, maka pegas tidak akan kembali ke bentuk semula tapi pegas masih bisa mengalami pertambahan panjang.

Setelah gaya yang diberikan itu sudah mencapai batas maksimum, maka pegas sudah berada di titik patah. Dengan memberikan gaya sedikit saja, pegas sudah mengalami perubahan bentuk (deformasi) dan jelas tidak dapat kembali ke bentuk semula.

Titik patah yang dihasilkan bersifat memusat dan hanya terjadi pada titik itu saja dimana daerah di sekitar titik patah pegas dapat memiliki sifat elastis dan mengalami pertambahan panjang sesuai dengan hukum Hooke.

Regangan pegas

Regangan pada pegas adalah pertambahan panjang pegas dari panjang pegas semula akibat adanya gaya eksternal (gaya tarik) yang diberikan pada pegas. Sedangkan pemampatan pegas merupakan kebalikan dari regangan dimana tejadi pengurangan panjang pegas akibat keelastisan dari pegas itu sendiri dan dapat kembali ke panjang semula.

Pada pertambahan panjang pegas tidak terlepas dari tegangan dimana tegangan merupakan gaya yang diberikan pada pegas per satuan luas pegas sehingga pegas dapat meregang dan memampat. Pergerakan pegas dari memampat ke meregang kemudian merampat dan meregang lagi dinamakan sebagai gerak osilasi.

Loading...

Gerak osilasi merupakan pergerakan benda melalui titik keseimbangan.

Perbandingan antara tegangan dengan rengangan pegas dinamakan sebagai modulus Young (ditemukan oleh Thomas Young pada abad ke-19), berikut rumusnya:

regangan pegas

dimana F merupakan gaya yang diberikan (N), 4 merupakan panjang pegas mula-mula (m), 6 merupakan luas penampang pegas 6 , dan 7 merupakan pertambahan panjang pegas (m).

Konstanta Pegas

Besar konstanta pegas bergantung pada susunan pegas. Susunan pegas dapat dibedakan menjadi dua yaitu susunan seri dan paralel. Pegas yang saya jelaskan berikut berupa per.

Berikut penjelasannya:

Susunan seri

Pegas yang disusun seri diletakan dalam posisi sejajar dan saling berhadapan dimana ujung pegas yang satu akan bertemu dengan ujung yang lain. Berikut ilustrasinya:

ilustrasi pegas

Berikut rumus konstanta pegasnya:

konstanta pegas

dimana 10 merupakan konstanta pegas seri (N/m), dan k merupakan konstanta pegas yang digunakan (N/m).

Susunan paralel

Pada susunan paralel, pegas disusun dalam posisi sejajar tapi tidak saling berhadapan. Berikut ilustrasinya:

pegas yang disusun secara pararel

Berdasarkan ilustrasi tersebut, rumus konstanta pegasnya sbb:

rumus konstanta pegas

dimana 14 merupakan konstanta paralel (N/m), dan k merupakan konstanta pegas yang digunakan (N/m).

Jika pegas yang digunakan lebih dari dua, maka rumusnya sbb:

rumus konstanta paralel

dimana 21 merupakan konstanta pegas paralel (N/m), n merupakan jumlah pegas, dan k merupakan konstanta pegas yang digunakan (N/m).

Kesimpulan

Jadi, dapat dikatakan bahwa gerak pegas naik turun jika pegasnya dalam arah vertikal, atau pun bergerak ke kanan ke kiri jika pegasnya dalam arah horizontal. Hal tersebut disebabkan adanya sifat elastis pegas.

Perilaku keelastisitasan pegas diatur dalam hukum Hooke dimana pertambahan panjang pegas sebanding dengan gaya yang diberikan jika masih berada dalam daerah elastis pegas. Aplikasi pegas dalam kehidupan sehari-hari, yaitu sambungan pada persneling kendaraan mobil memanfaatkan pegas agar dapat berfungsi dengan mudah, shock breaker pada kendaraan bermotor sehingga dapat meredam tekanan dari luar (getaran ban) dengan baik, jam kasa untuk menginformasikan lokasi kapal ketika berada di laut, dan ayunan yang memakai sistem pegas (per).

Demikian pembahasan artikel ini mengenai gaya pegas. Semoga pembahasannya mudah dimengerti dan dapat menjawab pertanyaan kamu terkait gaya pegas.

Sekian, terimakasih.

Daftar Pustaka

  • 4muda. 2015. Robert Hooke, Ilmuwan Populer yang Serba Bisa dengan 7 Penemuan Terbesarnya. Diperoleh dari https://www.google.com/amp/s/www.4muda.com/robert-hooke-ilmuwan-populer-yang-serba-bisa-dengan-7-penemuan-terbesarnya/amp/ (diakses pada 30 Juni 2020).
  • Danar. 2020. Gaya Pegas. Diperoleh dari https://www.cryptowi.com/gaya-pegas/#Pengertian_Gaya_Pegas (diakses pada 30 Juni 2020).
  • Kompas.com. 2020. Gaya Sentuh dan Gaya Tak Sentuh. Diperoleh dari https://www.kompas.com/skola/read/2020/05/28/163317769/gaya-sentuh-dan-gaya-tak-sentuh?page=all#page2 (diakses pada 30 Juni 2020).
  • Prashna, Deyan. 2020. Energi Potensial. Diperoleh dari https://bacaboy.com/energi-potensial/ (diakses pada 30 Juni 2020).
  • Zenius. Modulus Young. Diperoleh dari https://www.zenius.net/prologmateri/fisika/a/164/modulus-young (diakses pada 30 Juni 2020).

Baca juga

Loading...