Berkelas

Bab 3 Gaya pada Benda Elastis dan Hubungan Gaya dengan Gerak Getaran

Standar Kompetensi: Menganalisis gejala alam dan keterangannya dalam cakupan mekanika benda titik. Kompetensi Dasar: Menganalisis pengaruh gaya terhadap sifat elastisitas suatu bahan. Menganalisis hubungan antara gaya dengan gerak getarans

Pengaruh Gaya pada Benda Elastis Benda elastis, benda padat yang dapat berubah bentuk dan ukuran karena suatu gaya, akan tetapi dapat kembali ke bentuk dan ukuran semula jika gaya tersebut dihilangkan. Contoh benda elastis : pegas dan karet gelang. Elastis, kemampuan benda untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah gaya dihilangkan terghadapnya.

Hubungan Antara Gaya dan Perubahan Panjang pada Pegas Gaya pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Grafik linieritas gaya vs pertambahan panjang pada pegas

Benda elastis seperti pegas, mempunyai batas elastisitas. Jika gaya yang diberikan melebihi batas elatisitas benda, benda tidak mampu kembali ke ukuran dan bentuk semula.

Tegangan dan Regangan Tegangan atau stress, perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dan luas penampang benda. Keterangan: = tegangan atau stress (N/m2) F = gaya (N) A = luas penampang benda (m2)

Regangan atau strain, perbandingan antara pertambahan panjang benda dan panjang benda mula-mula. Perbandingan antara tegangan dan rega-ngan benda disebut modulus elastisitas atau modulus Young. Keterangan:  = regangan l = pertambahan panjang (m) l = panjang mula-mula (m) E = modulus Young (N/m2)

Modulus Young beberapa bahan

Seutas kawat memiliki panjang 1 m dan luas penampang 2 mm² Seutas kawat memiliki panjang 1 m dan luas penampang 2 mm². Kawat ditarik dengan gaya 20 N sehingga bertambah panjang 0,4 mm. Hitunglah Tegangan Regangan Modulus elastisitas

2. Seutas kawat memiliki panjang 2 m dan luas penampang 2 mm² 2. Seutas kawat memiliki panjang 2 m dan luas penampang 2 mm². kawat terbuat dengan modulus elastik 5x 10¹° Nm˗². Jika kawat ditarik dengan gaya sebesar 12 N hitunglah pertambahan panjang kawat.

3.Dua kawat yang terbuat dari kawat yang sama memiliki panjang masing-masing 2 m dan 1 m serta diameter penampang 3 mm dan 4 mm. pada kedua kawat diberi gaya tarik sedemikian sehingga sama-sama bertambah 1mm. Hitunglah perbandingan antara gaya tarik yang diberikan pada kawat pertama dan kawat kedua

Hukum Hooke “ Pada daerah elastisitas suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu.” Keterangan: F = gaya (N) k = konstanta gaya pegas (N/m) x = pertambahan panjang pegas (m)

Sebuah pegas yang digantung bertambah panjang sebesar 2 cm ketika diberi beban 100 g. Hitunglah tetapan gaya dari pegas tersebut Jika beban di ganti dengan beban bermassa 300 g hitunglah pertambahan panjang pegas

2. Sebuah pegas bertambah panjang sebesar 7 cm ketika diberi beban bermassa 350 g . Hitunglah pertambahan panjang pegas tersebut bila diberi beban bermassa 500 g

3. Terdapat dua buah pegas ,pegas kedua diberi beban yang massanya 2 kali massa beban pegas pertama . Ternyata pertambahan panjang pegas kedua besarnya 6 kali pertambahan panjang pegas pertama . Hitunglah perbandingan tetapan gaya pegas pertama dan ke dua

Dari hukum Hooke kita ketahui : F = k Δx Padahal modulus elastisitas dapat dinyatakan sebagai berikut Modulus elastis bahan dapat dinyatakan sebagai berikut

Bentuk diatas dapat dimodifikasi menjadi : Bandingkan bentuk diatas dengan persamaan pada hukum hooke , kita akan dapatkan hubungan berikut:

Sebuah kawat memiliki panjang 2 m dan luas penampang 4 mm² Sebuah kawat memiliki panjang 2 m dan luas penampang 4 mm². kawat terbuat dari bahan yang modulus elastisitasnya 5x10¹ºNm˗². Hitunglah tetapan gaya kawat Hitunglah pertambahan panjang kawat bila diberi gaya tarik sebesar 10 N

2. Kawat A dan B terbuat dari bahan yang sama 2. Kawat A dan B terbuat dari bahan yang sama .Panjang kawat A adalah 2kali panjang kawat B dan luas penampanh A setengah kali penampang B, Berapakah perbandingan modulus elastisitas kedua kawat Berapakah Perbandingan tetapan gaya kedua kawat Saat diberi gaya ,kawat A bertambah panjang 2 cm . Hitunglah pertambahan panjang kawat B bila diberi gaya yang sama

Hubungan antara tetapan gaya dan modulus elastisitas Hubungan eksplisit antara tetapan gaya dan modulus elastisitas dapat dilihat pada penurunan berikur . Misalkan pada sebuah kawat yang panjangnya L dan luas penampangnya A ditarik oleh gaya F ,sehingga bertambah panjang sebesar Δx

Susunan Pegas Susunan Seri Susunan Paralel

Pemanfaatan Sifat Elastisitas Pegas Pegas dimanfaatkan sebagai salah satu komponen penting pada kendaraan bermotor dan pada dinamometer.

Hubungan Gaya dengan Gerak Gerak osilasi sederhana, gerak benda yang berlangsung secara periodik tanpa pengaruh gaya luar. Simpangan getaran, yaitu jarak x benda yang bergetar terhadap titik setimbang pada setiap saat. Amplitudo (A), yaitu simpangan maksimum atau jarak terjauh benda yang bergetar terhadap titik setimbang.

Periode (T), yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran penuh. Frekuensi (f), yaitu banyaknya getaran yang terjadi tiap detik. Periode berbanding terbalik terhadap frekuensi

Persamaan Gerak Harmonis Sederhana Simpangan Getaran Keterangan: y = simpangan getaran (m) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode getaran (s)  = fase getaran

Kecepatan Partikel yang Bergerak Harmonis Keterangan: vy = kecepatan getaran (m/s) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode (s)

Percepatan Getaran Keterangan: ay = percepatan getaran (m/s) A = amplitudo getaran (m) t = lamanya bergetar (s) T = periode (s)

Gerak Harmonis Sederhana pada Pegas Frekuensi getaran benda di ujung pegas dapat ditentukan sebagai berikut Keterangan: f = frekuensi getaran (Hz) k = konstanta gaya pegas (N/m) m = massa benda yang bergetar (kg)

Ayunan atau Bandul Matematis Frekuensi ayunan bandul ditentukan dengan rumus, Keterangan: f = frekuensi ayunan (Hz) g = percepatan gravitasi (m/s2) l = panjang tali (m)

Getaran Teredam Getaran harmonis tidak dapat berlangsung secara terus menerus tanpa dibantu dengan gaya dari luar. Hal itu disebabkan karena sistem dalam dunia nyata yang mengharuskan setiap proses gerak mengalami kehilangan gaya (disipasi gaya)