Rumus Elastisitas Fisika dan Hukum Hooke beserta Contoh Soal

Ilustrasi rumus elastisitas Fisika dan Hukum Hooke beserta contoh soal. Sumber: Pexels/Cottonbro studio

Sifat benda terbagi menjadi dua, di mana salah satunya, yaitu elastis. Sifat ini dapat dihitung menggunakan rumus elastisitas Fisika yang sudah dapat ditemui dalam materi Fisika kelas XI.

Pada dasarnya, elastisitas adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya dengan segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan. Dengan syarat pemberian gaya luar pada benda tidak melebihi sifat elastisnya.

Rumus Elastisitas Fisika

Ilustrasi rumus elastisitas Fisika. Sumber: Unsplash/Roman Mager

Elastis merupakan kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula. Rumus elastisitas Fisika dipengaruhi oleh berbagai besaran, yakni tegangan (stress), regangan (strain), dan modulus elastisitas. Berikut penjelasannya.

1. Tegangan

Tegangan atau stress merupakan besarnya gaya yang diberikan pada bahan di setiap satuan luas. Adapun rumus tegangan, yaitu

Keterangan:

2. Regangan

Regangan atau strain merupakan perbandingan antara pertambahan panjang pegas dan pegas mula-mula. Saat suatu pegas yang panjangnya Lo di beri tegangan, pasti pegas akan meregang sejauh ∆L. Adapun rumus dari regangan, yaitu

Keterangan:

3. Modulus Young

Modulus Young merupakan besaran yang menunjukkan kekuatan suatu benda untuk kembali ke bentuk semula akibat pengaruh gaya dari luar. Modulus Young merupakan perbandingan antara stress dan strain yang dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

Rumus Hukum Hooke

Ilustrasi rumus Hukum Hooke. Sumber: Unsplash/Artturi Jalli

Dikutip dalam buku Rumus Pocket Fisika SMA Kelas X, XI, XII, Tim Kompas Ilmu (2019:160), Hooke menyatakan jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus (sebanding dengan gaya tariknya). Secara matematis dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:

Hubungan antara Hukum Hooke dengan Modulus Young dapat dilihat dengan adanya tetapan gaya pada benda elastis. Hubungan tersebut dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan:

K: Tetapan gaya benda elastis

A: Luas penampang (m²)

E: Modulus Young (N/m²)

L: Panjang awal (m)

Contoh Soal

Ilustrasi contoh soal . Sumber: Pexels/Karolina Grabowska

Setelah mengetahui penjelasan di atas, simak contoh soal berikut ini dan cobalah untuk mengerjakannya.

Contoh 1

Sebuah pegas yang bersifat elastis memiliki luas penampamg 50 m². Jika pegas ditarik dengan gaya 200 Newton. Tentukan tegangan yang dialami pegas!

Diketahui:

Ditanya:

Jawaban:

Jadi, tegangan yang dialami pegas, yaitu 4 N/m².

Contoh 2

Sebuah kawat yang panjangnya 150 cm ditarik dengan gaya 100 Newton. Yang menyebabkan pegas bertambah panjang 15 cm. Tentukan regangan kawat!

Diketahui:

Ditanya:

Jawaban:

Jadi, nilai regangan kawat, yaitu 0.1.

Contoh 3

Diketahui panjang sebuah pegas 25 cm. Sebuah balok bermassa 20 gram digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukan modulus elastisitas jika luas penampang pegas 100 cm²!

Diketahui:

Ditanya:

Jawaban:

Jadi, nilai modulus elastisitas, yaitu 100 N/m².

Contoh 4

Sebuah pegas panjangnya 20 cm. Jika modulus elastisitas pegas 40 N/m2 dan luas ketapel 1 m². Tentukan besar gaya yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 6 cm

Diketahui:

Ditanya:

Jawaban:

Jadi, besar gaya yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 6 cm, yaitu 100 N.

Contoh 5:

Sebuah pegas memiliki konstanta pegas sebesar 300 N/m yang ditarik sehingga panjangnya menjadi bertambah 10 cm. Berapakah gaya pegas tersebut…

Diketahui:

Ditanya:

Jawaban:

Jadi, nilai aya pegas tersebut adalah 30 N.

Baca juga: Mengenal Rumus Hukum Gauss dalam Fisika

Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa rumus elastisitas Fisika berhubungan dengan Hukum Hooke yang terjadi pada suatu benda bersifat elastis. (MRZ)