Bicara mengenai fisika elastisitas, pasti kita tidak bisa lepas dari Hukum Hooke. Apa itu Hukum Hooke? Secara sederhana, Hukum Hooke adalah sebuah konsep dasar dalam fisika yang digunakan untuk menghitung gaya yang diberikan pada suatu benda berupa pegas. Lantas, mengapa Hukum Hooke begitu penting dan sering dibahas dalam pelajaran fisika?
Hukum Hooke: Pengertian dan Rumus
Hukum Hooke, atau yang juga dikenal dengan istilah hukum pegas, pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Robert Hooke pada tahun 1660. Konsep dasar dari hukum ini adalah bahwa gaya yang diberikan pada suatu benda elastis akan sebanding dengan perubahan panjangnya. Artinya, semakin besar gaya yang diberikan, maka semakin besar pula perubahan panjang yang terjadi.
Untuk menghitung gaya yang diberikan pada sebuah benda berupa pegas, kita dapat menggunakan rumus Hukum Hooke, yaitu:
F = -kx
Dimana:
- F adalah gaya yang diberikan pada benda, dalam satuan Newton (N)
- x adalah perubahan panjang benda akibat gaya yang diberikan, dalam satuan meter (m)
- k adalah konstanta elastisitas pegas, dalam satuan Newton per meter (N/m)
Dari rumus di atas, dapat dilihat bahwa gaya (F) yang diberikan pada suatu benda elastis berbanding terbalik dengan perubahan panjang (x) yang terjadi. Selain itu, besar gaya yang diberikan juga dipengaruhi oleh konstanta elastisitas pegas (k). Semakin besar nilai k, maka semakin besar pula besarnya gaya yang dapat diberikan pada benda untuk mendapatkan perubahan panjang yang sama.
Contoh Soal Mengenai Hukum Hooke
Untuk memahami lebih jauh mengenai konsep dasar dan penggunaan rumus Hukum Hooke, berikut ini beberapa contoh soal yang dapat dikerjakan:
Contoh Soal 1
Sebuah pegas dengan konstanta elastisitas 100 N/m memiliki panjang 20 cm ketika tidak ada beban yang diberikan. Jika pegas tersebut diberikan beban seberat 20 N, maka berapakah perubahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut menurut Hukum Hooke?
Jawaban:
Diketahui:
- k = 100 N/m
- x = … (yang dicari)
- F = 20 N
Maka, dapat kita hitung perubahan panjang pada pegas tersebut menggunakan rumus Hukum Hooke:
F = -kx
20 = -100(x)
x = -0,2 m
Sehingga, perubahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut adalah sebesar 20 cm – 0,2 m = 0,18 m
Cara Menggunakan Hukum Hooke dalam Kehidupan Sehari-hari
Meskipun Hukum Hooke pertama kali ditemukan dan diterapkan dalam bidang sains dan teknologi, tetapi penggunaannya juga dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa contoh penggunaan Hukum Hooke adalah sebagai berikut:
Contoh 1: Penggunaan Pegas pada Kursi Mobil
Pegas telah menjadi komponen penting pada berbagai jenis kendaraan, termasuk kursi mobil. Dalam hal ini, Hukum Hooke digunakan untuk menghitung besarnya gaya yang diberikan pada kursi oleh berat badan pengemudi dan penumpang. Dengan menentukan konstanta elastisitas pegas yang tepat, maka kursi mobil dapat memberikan dukungan yang optimal sehingga pengemudi dan penumpang merasa nyaman selama perjalanan.
Contoh 2: Penggunaan Pegas pada Alat Musik
Berbagai jenis alat musik tradisional dan modern juga menggunakan pegas sebagai salah satu komponen pentingnya. Contohnya adalah biola, gitar, bass, atau bahkan drum. Dalam hal ini, Hukum Hooke digunakan untuk menghitung besarnya gaya yang perlu diberikan pada senar atau membran pada alat musik tersebut agar dapat menghasilkan bunyi yang diinginkan.
Contoh 3: Penggunaan Pegas pada Peralatan Mekanik
Pemasangan pegas pada peralatan mekanik, seperti mesin penggiling atau pemadat tanah, dapat membantu menstabilkan pergerakan peralatan tersebut. Selain itu, Hukum Hooke juga digunakan untuk menghitung besarnya gaya yang diperlukan untuk memindahkan atau mengangkat benda-benda berat menggunakan peralatan mekanik tersebut.
Penutup
Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa Hukum Hooke merupakan konsep dasar dalam fisika yang memiliki aplikasi luas dalam kehidupan sehari-hari. Dengan memahami konsep dasar dan menggunakan rumus yang tepat, maka kita dapat menghitung besarnya gaya yang diperlukan untuk mengubah bentuk sebuah benda elastis, baik dalam bidang sains dan teknologi maupun kehidupan sehari-hari.
Kumpulan Soal dan Jawaban Hukum Hooke dan Pegas
Untuk berlatih dan menguji pemahamanmu mengenai Hukum Hooke, berikut ini beberapa kumpulan soal dan jawabannya yang dapat dikerjakan:
Soal 1
Sebuah pegas dengan konstanta elastisitas 500 N/m memiliki panjang 10 cm ketika tidak ada beban yang diberikan. Jika pegas tersebut diberikan beban seberat 50 N, maka berapakah perubahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut menurut Hukum Hooke?
Jawaban:
Diketahui:
- k = 500 N/m
- x = … (yang dicari)
- F = 50 N
Maka, dapat kita hitung perubahan panjang pada pegas tersebut menggunakan rumus Hukum Hooke:
F = -kx
50 = -500(x)
x = -0,1 m
Sehingga, perubahan panjang yang terjadi pada pegas tersebut adalah sebesar 10 cm – 0,1 m = 0,09 m
Soal 2
Sebuah pegas dengan konstanta elastisitas 250 N/m dipasang pada sebuah mobil RC. Jika mobil tersebut memiliki massa 2 kg dan diletakkan pada sebuah jalan yang tidak rata, maka berapakah maksimal perubahan panjang yang dapat terjadi pada pegas tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
- k = 250 N/m
- m = 2 kg
- g = 9,8 m/s^2
Maka, dapat kita hitung maksimal perubahan panjang pada pegas tersebut menggunakan rumus Hukum Hooke dan persamaan gerak:
F = -kx
m.g = k.x
x = m.g / k
x = 2 x 9,8 / 250
x = 0,079 m
Sehingga, maksimal perubahan panjang yang dapat terjadi pada pegas tersebut adalah sebesar 7,9 cm.
