Soal No. 1 Sebuah pegas digantung dengan posisi seperti gambar berikut! Pegas kemudian diberi beban benda bermassa M = 50 0 gram sehingga bertambah panjang 5 cm.
c) Energi potensial pegas pada kondisi III ( benda M kemudian ditarik sehingga bertambah panjang 7 cm)
d) Energi potensial sistem pegas pada kondisi III
Tentukan : a) Nilai konstanta pegas b) Energi potensial pegas pada kondisi II c) Energi potensial pegas pada kondisi III ( benda M kemudian ditarik sehingga bertambah panjang 7 cm) d) Energi potensial sistem pegas pada kondisi III e) Periode getaran yang terjadi jika pegas disimpangkan hingga bergetar harmonis f) Frekuensi getaran pegas Pembahasan a) Nilai konstanta pegas Gaya-gaya yang bekerja pada benda M saat kondisi II adalah gaya pegas dengan arah ke atas dan gaya berat dengan arah ke bawah. Kedua benda dalam kondisi seimbang.
b) Energi potensial pegas pada kondisi II
e) Periode getaran yang terjadi jika pegas disimpangkan hingga bergetar harmonis
f) Frekuensi getaran pegas
Soal No. 2 Enam buah pegas identik disusun sehingga terbentuk seperti gambar di bawah. Pegas kemudian digantungi beban bermassa M .
Jika konstanta masing-masing pegas adalah 100 N/m, dan massa M adalah 5 kg , tentukan : a) Nilai konstanta susunan pegas b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M Pembahasan a) Nilai konstanta susunan pegas
(Special Thanks for Mas Muhammad Ibnu http://throughmyfence.blogspot.com atas koreksinya) b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M
Penjelasan Tambahan : 2a) Pegas 1, pegas 2 dan pegas 3 disusun paralel, bisa diganti dengan satu buah pegas saja, namakan k 123 misalnya. Untuk susunan paralel total konstantanya tinggal dijumlahkan saja Dek, sehingga k 123 = 100 + 100 + 100 = 300 N/m Pegas 4 dan pegas lima juga disusun paralel, penggantinya satu pegas saja, namakan k 45, k45 = 100 + 100 = 200 N/m Terakhir kita tinggal punya 3 pegas, yaitu k 123 = 300 N/m, k 45 = 200 N/m dan k 6 = 100 N/m yang disusun seri. Trus,..cari k total dengan rumus untuk susunan seri (pake seper-seper gt) seperti jawaban di atas. 2b) Benda M dipengaruhi gaya gravitasi / beratnya (W) yang arahnya ke bawah. Kenapa tidak jatuh,..karena ditahan oleh pegas (ada gaya pegas F p) yang arahnya ke atas. Benda dalam kondisi diam, sehingga gaya ke gaya berat besarnya harus sama dengan gaya pegas. Jadi F p = W. Rumus Fp = kΔ x, sementara rumus W = mg.
Soal No. 3 Perhatikan gambar berikut! Pegas-pegas dalam susunan adalah identik dan masing-masing memiliki konstanta sebesar 200 N/m.
Soal No. 4 Sebuah benda bermassa M = 1,90 kg diikat dengan pegas yang ditanam pada sebuah dinding seperti gambar dibawah! Benda M kemudian ditembak dengan peluru bermassa m = 0,10 kg.
Gambar 3a
Gambar 3b Tentukan : a) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3a b) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3b Pembahasan a) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3a Susunan pada gambar 3a identik dengan 4 pegas yang disusun paralel, sehingga ktot = 200 + 200 + 200 + 200 = 800 N/m
Jika peluru tertahan di dalam balok dan balok bergerak ke kiri hingga berhenti sejauh x = 25 cm, tentukan kecepatan peluru dan balok saat mulai bergerak jika nilai konstanta pegas adalah 200 N/m! Pembahasan Peluru berada di dalam balok, sehingga kecepatan keduanya sama besarnya, yaitu v. Balok dan peluru ini punya energi kinetik EK. Kenapa kemudian berhenti? Karena dilawan oleh gesekan pada lantai. Jadi persamaan untuk kasus ini adalah :
b) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3b
Masuk datanya untuk mendapatkan kecepatan awal gerak balok (dan peluru di dalamnya) :
Soal No. 5 Perhatikan gambar berikut ini!
Soal No. 7 Perhatikan hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (Δ X) berikut! Manakah yang memiliki konstanta elastisitas terbesar?
Tentukan : a) nilai konsanta pegas b) energi potensial pegas saat x = 0,02 meter (Sumber gambar : Soal UN Fisika 2008 Kode Soal P4 ) Pembahasan a) nilai konsanta pegas
b) energi potensial pegas saat x = 0,02 meter
Soal No. 6 Seorang anak yang massanya 50 kg bergantung pada ujung sebuah pegas sehingga pegas bertambah panjang 10 cm. Tetapan pegas bernilai... A. 500 N/m B. 5 N C. 50 N/m D. 20 N/m E. 5000 N/m Pembahasan kΔx = mg k (0,1) = 50(10) k = 5000 N/m
Pembahasan Gaya elastik, gaya pegas: F = kΔx k = F/Δx Paling besar? A. k = 50 / 10 = 5 B. k = 50 / 0,1 = 500 C. k = 5 / 0,1 = 50 D. k = 500 / 0,1 = 5000 E. k = 500 / 10 = 50 (elastisitas - un fisika sma 2013)
Soal No. 8 Untuk merenggangkan pegas sebesar 5 cm diperlukan gaya 10 N. Tentukan pertambahan panjang pegas jika ditarik dengan gaya sebesar 25 N! Pembahasan Dari rumus gaya pegas diperoleh besar konstanta pegas, jangan lupa ubah cm ke m: F = kΔx 10 = k(0,05) k = 10/0,05 k = 200 N/m Untuk F = 25 N, dengan k = 200 N/m F = kΔx 25 = 200Δx Δx = 25/200 meter = 12,5 cm.
Kembali ke rumus gaya pegas dengan pertambahan panjang yang diminta sekarang adalah 2 cm Δx = 2 cm = 0,02 m F = kΔx F = 200(0,02) = 4 newton. Soal No. 10 Sepotong kawat logam homogen dengan panjang 140 cm dan luas penampangnya 2 mm2 ketika ditarik dengan gaya sebesar 100 N bertambah panjang 1 mm. Modulus elastik bahan kawat logam tersebut adalah.... A. 7 × 10 8 N/m2 B. 7 × 10 9 N/m2 C. 7 × 10 10 N/m2 D. 7 × 10 11 N/m2 E. 7 × 10 17 N/m2 (Modulus Elastisitas - UAN Fisika 2002)
Selain cara di atas bisa juga dengan cara perbandingan, hasilnya sama. Soal No. 9 Untuk meregangkan sebuah pegas sebesar 4 cm diperlukan usaha 0,16 J. Gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas tersebut sepanjang 2 cm diperlukan gaya sebesar... A. 0,8 N B. 1,6 N C. 2,4 N D. 3,2 N E. 4,0 N (umptn 1996)
Pembahasan Data: F = 100 N Lo = 140 cm = 1,4 m A = 2 mm 2 = 2 × 10 −6 m2 ΔL = 1 mm = 10 −3 m E =.... Rumus modulus elastisitas atau modulus young
Pembahasan Data: Δx = 4 cm = 0,04 m W = 0,16 joule Usaha pegas tidak lain selisih energi potensial pegas, dalam hal ini bisa dianggap dari kondisi Δx = 0 m menjad Δx = 0,04 m W = ΔEp W = 1/2 k(Δx)2 0,16 = 1/2 k (0,04)2 k = 200 N/m
Dimana F = gaya, Lo = panjang mula- mula, A = luas penampang, ΔL = pertambahan panjang, dan E = modulus elastisitas, semuanya dalam satuan standar. Masukan datanya
Pembahasan Soal ini menghubungkan topik gaya pegas dengan gaya berat dari cairan atau fluida. Ingat selain rumus berat w = mg, bisa juga w = ρ g V, dimana ρ adalah massa jenis benda dan V adalah volume benda. Jika benda berbentuk tabung, volume benda bisa diganti dengan luas alas kali tinggi atau hA, sehingga w = ρ g hA. Soal No. 11 Susunan pegas berikut ini memiliki konstanta pengganti sebesar.....
A. 200 N/m B. 225 N/m C. 250 N/m D. 400 N/m E. 750 N/m Soal No. 12 Sebuah pipa vertikal terpasang di dalamnya sebuah pegas dan sebuah penampang lingkaran dari karet berjari-jari 10 cm seperti terlihat pada g ambar berikut.
Suatu zat cair dengan massa jenis 800 kg/m 3 kemudian dimasukkan ke dalam pipa hingga setinggi 35 cm. Pegas tertekan ke bawah hingga posisinya setinggi h. Jika konstanta pegas adalah 200 N/m dan percepatan gravitasi 10 m/s 2 tentukan nilai h!
Tentukan dulu perubahan panjang pegas akibat diisinya pipa dengan cairan: Gaya dari pegas = Gaya dari zat cair
Dengan demikian h = 50 cm − 44 cm = 6 cm
