Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Pembuktian Eksperimental Pengaruh Jumlah Lilitan Pegas dan Diameter Pegas terhadap Konstanta Pegas Iwan Setiawan* dan Doddy Sutarno Diterima 15 Juni 2011, direvisi 21 Agustus 2011, diterbitkan 6 Oktober 2011 Abstrak Penelitian tentang pengaruh jumlah lilitan pegas dan diameter pegas terhadap konstanta pegas telah dilakukan dengan menggunakan jenis pegas ulir tarik yang terbuat dari bahan kawat baja berdiameter 0,5 mm. Variasi jumlah lilitan pegas yang diteliti terdiri dari 4 macam yaitu 75, 100, 125, dan 150 lilitan. Variasi diameter pegasnya juga terdiri dari 4 macam yaitu yaitu 0,470 cm, 0,750 cm, 1,000 cm, dan 1,323 cm. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa konstanta pegas berbanding terbalik terhadap jumlah lilitan pegas dan pangkat tiga diameter pegas. Kata kunci: pegas
tarik, konstanta pegas, jumlah lilitan pegas, diameter pegas. 0,5 mm. Jumlah lilitan dan diameter pegas, masing-masing dibuat empat macam variasi yakni jumlah lilitan pegas mulai dari 75, 100, 125, dan 150 lilitan dan diameter pegas mulai dari 0,470 cm, 0,750 cm, 1,000 cm, dan 1,323 cm.
Pendahuluan Pegas merupakan komponen yang senantiasa dipakai dalam peralatan penunjang kehidupan sehari-hari [1]. Untuk itu alangkah baiknya kita mengetahui lebih luas wawasan mengenai karakteristik pegas.
Masing-masing pegas terlebih dahulu ditentukan nilai konstanta pegasnya secara teoritis dengan menggunakan persamaan [2]
Sampai saat ini pengetahuan mengenai pegas dalam materi pelajaran Fisika khususnya di lembaga pendidikan tingkat SLTP dan SLTA masih terbatas pada penjelasan secara umum yaitu bahwa setiap pegas memiliki nilai konstanta yang disebut konstanta pegas yang besarnya tergantung pada gaya dan pertambahan panjang pegas saja. Padahal ada beberapa faktor yang mempengaruhi pertambahan panjang pegas sehingga mempengaruhi nilai konstanta dari suatu pegas tersebut diantaranya; jenis bahan pegas, diameter bahan pegas, jumlah lilitan pegas, dan diameter pegas.
k=
(1)
yang secara umum berlaku dalam daerah linier pegas [3]. Kemudian secara eksperimen masingmasing pegas digantung pada statif, dibebani sehingga bertambah panjang, dan diukur pertambahan panjangnya. Dari eksperimen tersebut, dapat ditentukan nilai konstanta pegasnya dengan menggunakan persamaan hukum Hooke [4]
k =
Berdasarkan hal tersebut di atas menjadi dasar pemikiran bagi penulis untuk melakukan pembuktian secara eksperimen pengaruh faktor jumlah lilitan pegas dan diameter pegas terhadap konstanta pegas.
F . y
(2)
Hasil dan Pembahasan Pembahasan Data Eksperimen Data hubungan konstanta pegas terhadap jumlah lilitan pegas tampak pada Tabel 1 dan Gambar 1.
Metode yang Digunakan Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu pegas ulir tarik yang terbuat dari 9 kawat baja dengan modulus geser G = 80 x 10 2 N/m dan diameter kawat dibuat tetap yaitu d =
ISBN xxx-x-xxxx-xxxx-x
d 4G . 3 8D N
1
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
Tabel 1. Data jumlah lilitan pegas dan konstanta pegas dengan diameter pegas 0,470 cm, dan massa benda yang digantung 95,30 gram. N
Li
(lilitan)
(10 m)
(10 m)
(10 m)
k E
1
75
5,31
6,47
1,16
2
100
6,31
7,86
3
125
8,72
4
150
11,58
No.
Lf -2
y
P G
F
k T
(%)
(Newton)
80,17
80,26
0,12
1,55
60,00
60,20
0,33
10,64
1,92
48,44
48,16
0,58
13,90
2,32
40,09
40,13
0,12
-2
k (N/m) -2
0,93
Grafik konstanta pegas terhadap jumlah lilitan pegas (eksperimen) diberikan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Grafik konstanta pegas terhadap jumlah lilitan pegas dengan diameter pegas 0,470 cm, dan massa benda yang digantung 95,30 gram. Sedangkan data hubungan konstanta pegas terhadap diameter pegas tampak pada Tabel 2 dan Gambar 2 di bawah ini. Tabel 2. Data diameter pegas dan konstanta pegas dengan jumlah lilitan pegas 75 lilitan, dan massa benda yang digantung 95,30 g. No.
D
Li -2
Lf -2
y -2
k (N/m) -2
P G
F (Newton)
(10 m)
(10 m)
(10 m)
(10 m)
k E
k T
(%)
1
0,470
5,31
6,47
1,16
80,17
80,26
0,12
2
0,750
10,28
15,03
4,75
19,58
19,75
0,88
3
1,000
7,92
18,92
11,00
8,45
8,33
1,45
4
1,323
6,03
32,88
26,85
3,46
3,60
3,86
0,93
Grafik konstanta pegas terhadap diameter pegas (eksperimen) diberikan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Grafik konstanta pegas terhadap diameter pegas dengan jumlah lilitan pegas 75 lilitan, dan massa benda yang digantung 95,30 g.
ISBN xxx-x-xxxx-xxxx-x
2
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011 (SNIPS 2011) 22-23 Juni 2011, Bandung, Indonesia
2.
Analisis Semakin banyak jumlah lilitan yang digunakan dengan diameter pegas tetap, kecenderungan nilai konstanta pegas yang diperoleh semakin kecil. Dari grafik memperlihatkan hubungan linieritas yang cenderung konstan antara konstanta pegas terhadap seperjumlah lilitan pegas
1 k ≈ N
Daftar Pustaka [1] Alexander San Lohat (2009), “Hukum Hooke dan Elastisitas”, http://www.gurumuda.com, diakses 19-09-2010 [2] Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, 1984, “Perencanaan Teknik Mesin (terjemahan)”, Jakarta : Penerbit Erlangga [3] Siti Nurul Khotimah, Sparisoma Viridi, Widayani, and Khairurrijal, "The dependence of the spring constant in the linear range on spring parameters", Physics Education 46 (5), 540-543 (2011) [4] Halliday D, Resnick R, 2008, “Fundamentals of Physics (Extended)”, New York : Penerbit John Wiley & Sons Inc.
dengan derajat kepercayaan
2
dari R =0,999. Hal ini disebabkan karena semakin banyak jumlah lilitan pegas maka semakin banyak pula elemen pegas yang mengalami pergeseran searah gaya beban yang diberikan sehingga menghasilkan pertambahan panjang (y ) semakin besar. Akibatnya nilai konstanta pegas akan semakin menurun. Semakin besar diameter pegas yang digunakan dengan jumlah lilitan pegas tetap, kecenderungan nilai konstanta pegas yang diperoleh jauh semakin kecil. Dari grafik memperlihatkan hubungan linieritas yang konstan antara konstanta pegas terhadap seperpangkat
tiga diameter pegas ( k ≈
1
D
3
) dengan
Lembaga Institut Teknologi Bandung (ITB) yang telah medidik dan memberi wawasan keilmuan.
Iwan Setiawan* Magister Pengajaran Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganeca 10 Bandung 40132, Indonesia, HP.081222839938,
[email protected]
Doddy Sutarno
derajat
KK. Fisika Sistem Komplek, Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung, Jalan Ganeca 10 Bandung 40132,Indonesia, HP.08122329716,
[email protected]
2
kepercayaan R =1. Hal ini disebabkan karena semakin besar diameter pegas maka semakin besar pula daerah pergeseran elemen pegas dan sudut puntiran elemen pegas tersebut sehingga menghasilkan pertambahan panjang (y ) jauh semakin besar. Akibatnya nilai konstanta pegas akan jauh semakin kecil.
*Corresponding author
Faktor galat nilai konstanta pegas hasil eksperimen terhadap hasil perhitungan secara teoritis adalah 0,12 % sampai 3,86 %. Kesimpulan Nilai konstanta pegas dipengaruhi oleh jenis bahan pegas, jumlah lilitan pegas, dan diameter pegas. Semakin besar jumlah lilitan dan diameter pegas maka semakin kecil nilai dari konstanta pegas tersebut. Konstanta pegas berbanding terbalik dengan jumlah lilitan pegas dan pangkat tiga dari diameter pegas. Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Kementrian Agama RI selaku pemberi beasiswa sehingga penulis berkesempatan mengembangkan wawasan keilmuan di Institut Teknologi Bandung.
ISBN xxx-x-xxxx-xxxx-x
3
http://portal.fi.itb.ac.id/cps/
