RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang elastisitas dan hukum Hooke ini meliputi regangan, tegangan, modulus Young, gaya pegas, energi potensial pegas dan susunan pegas. Pada bahasan susunan pegas meliputi susunan seri pegas, susunan paralel pegas dan susunan seri-paralel pegas. Ringkasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat persiapan menghadapi ujian nasional, ulangan harian atau ujian lainnya.
TEGANGAN (STRESS)
Adalah hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampang A.
REGANGAN (STRAIN)
Adalah hasil bagi antara pertambahan panjang ΔL dengan panjang awal L0.
MODULUS YOUNG
Adalah perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami bahan.
GAYA PEGAS DAN HUKUM HOOKE
Jika gaya tarik tidak melampaui batas elastis pegas, pertambahan panjang pegas (Δx) sebanding dengan gaya tariknya (F).
ENERGI POTENSIAL PEGAS
Atau,
Keterangan:
Ep = energi potensial pegas (Joule).
F = gaya pegas (N).
∆x = x2 – x1 = pertambahan panjang (m).
k = konstanta pegas (N/m2).
SUSUNAN SERI PEGAS
SUSUNAN PARALEL PEGAS
Keterangan:
ktot = konstanta gabungan pegas (N/m).
k1 = konstanta pegas pertama (N/m).
k2 = konstanta pegas kedua (N/m).
k3 = konstanta pegas ketiga (N/m).
SUSUNAN GABUNGAN PEGAS
Untuk menyelesaikan susunan gabungan:
a. elesaikan terlebih dahulu susunan paralel dengan persamaan susunan paralel.
b. Selesaikan susunan seri dengan persamaan susunan seri.
PERIODE PEGAS
PERIODE BANDUL
CONTOH SOAL ELASTISITAS DAN PEMBAHASAN
Nomor 1 (UN 2012)
Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah...
A. 2 joule
B. 4 joule
C. 20 joule
D. 50 joule
E. 100 joule
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas
k = F / x = 20 N / 0,05 m = 400 N/m
Menghitung energi potensial pegas
Ep = 1/2 k . x2
Jawaban: A
Nomor 2 (UN 2013)
Perhatikan grafik hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (x) berikut!
Manakah yang mempunyai konstanta terbesar?
Pembahasan:
A. k = F/x = 50 / 10 = 5 N/m
B. k = F/x = 50 / 0,1 = 500 N/m
C. k = F/x = 5 / 0,1 = 50 N/m
D. k = F/x = 500 / 0,1 = 5000 N/m
E. k = F/x = 500 / 10 = 50 N/m
Yang terbesar adalah D = 5000 N/m
Nomor 3 (2010)
Karet yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian rupa sehingga diperoleh data sebagai berikut:
Berdasarkan tabel tersebut dapat disimpulkan besar konstanta karet adalah...
A. 250 N/m
B. 360 N/m
C. 400 N/m
D. 450 N/m
E. 480 N/m
Pembahasan:
k = F/x = 2 N / 0,005 m = 400 N/m
Jawaban: C
Untuk meregangkan sebuah pegas sejauh 5 cm diperlukan gaya sebesar 20 N. Energi potensial pegas ketika meregang sejauh 10 cm adalah...
A. 2 joule
B. 4 joule
C. 20 joule
D. 50 joule
E. 100 joule
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta pegas
k = F / x = 20 N / 0,05 m = 400 N/m
Menghitung energi potensial pegas
Ep = 1/2 k . x2
Jawaban: A
Nomor 2 (UN 2013)
Perhatikan grafik hubungan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang (x) berikut!
Manakah yang mempunyai konstanta terbesar?
Pembahasan:
A. k = F/x = 50 / 10 = 5 N/m
B. k = F/x = 50 / 0,1 = 500 N/m
C. k = F/x = 5 / 0,1 = 50 N/m
D. k = F/x = 500 / 0,1 = 5000 N/m
E. k = F/x = 500 / 10 = 50 N/m
Yang terbesar adalah D = 5000 N/m
Nomor 3 (2010)
Karet yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian rupa sehingga diperoleh data sebagai berikut:
Beban (W) | 2 N | 3 N | 4 N |
Pertambahan Panjang (ΔL) | 0,50 cm | 0,75 cm | 1,0 cm |
A. 250 N/m
B. 360 N/m
C. 400 N/m
D. 450 N/m
E. 480 N/m
Pembahasan:
k = F/x = 2 N / 0,005 m = 400 N/m
Jawaban: C
Nomor 4
Pegas yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian sehingga diperoleh data sebagai berikut:
Berdasarkan tabel tersebut, dapat disimpulkan besar konstanta pegas adalah...
A. 250 N/m
B. 360 N/m
C. 400 N/m
D. 450 N/m
E. 480 N/m
Pembahasan
Untuk menghitung konstanta pegas.
Pegas yang panjangnya L digantungkan beban sedemikian sehingga diperoleh data sebagai berikut:
Berdasarkan tabel tersebut, dapat disimpulkan besar konstanta pegas adalah...
A. 250 N/m
B. 360 N/m
C. 400 N/m
D. 450 N/m
E. 480 N/m
Pembahasan
Untuk menghitung konstanta pegas.
k = F / x = 4 N / 1,0 cm = 4 N / 0,01 m = 400 N/m
Jawaban: C
Nomor 5
Grafik hubungan antara gaya (F) terhadap penambahan panjang (Δx) suatu pegas ditunjukkan gambar dibawah.
Konstanta pegas yang digunakan adalah...
A. 1000 N/m
B. 900 N/m
C. 800 N/m
D. 700 N/m
E. 600 N/m
Grafik hubungan antara gaya (F) terhadap penambahan panjang (Δx) suatu pegas ditunjukkan gambar dibawah.
Konstanta pegas yang digunakan adalah...
A. 1000 N/m
B. 900 N/m
C. 800 N/m
D. 700 N/m
E. 600 N/m
Pembahasan
Menghitung konstanta pegas dari grafik
k = F / x = 50 N / 0,05 m = 1000 N/m
Jawaban: A
Nomor 6
Grafik (F-x) menunjukkan hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas.
Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik di atas adalah...
A. 20 joule
B. 16 joule
C. 3,2 joule
D. 1,6 joule
E. 1,2 joule
Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik di atas adalah...
A. 20 joule
B. 16 joule
C. 3,2 joule
D. 1,6 joule
E. 1,2 joule
Pembahasan
Menghitung energi potensial pegas dari grafik:
Ep = 1/2 . F . x = 1/2 . 40 N . 0,08 m = 1,6 joule
Jawaban: D
Nomor 7
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (Δx) sebuah pegas.
Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah...
A. 11,2 joule
B. 5,6 joule
C. 1,12 joule
D. 0,56 joule
E. 0,112 joule
Pembahasan
Menghitung energi potensial pegas dari grafik.
Nomor 7
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (Δx) sebuah pegas.
Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah...
A. 11,2 joule
B. 5,6 joule
C. 1,12 joule
D. 0,56 joule
E. 0,112 joule
Pembahasan
Menghitung energi potensial pegas dari grafik.
Ep = 1/2 . F . x = 1/2 . 8 N . 0,14 m = 0,56 joule
Jawaban: D
Nomor 8
Tiga pegas identik dengan konstanta 600 N/m disusun seperti gambar.
Jika susunan pegas diberi beban dengan berat w = 6 N, maka pertambahan panjang masing-masing pegas adalah...
Pembahasan
Tiga pegas identik dengan konstanta 600 N/m disusun seperti gambar.
Jika susunan pegas diberi beban dengan berat w = 6 N, maka pertambahan panjang masing-masing pegas adalah...
Pembahasan
Terlebih dahulu hitung konstanta gabungan:
Ktot = 600 / 3 = 200 N/m
Menghitung pertambahan panjang pegas.
x = F / Ktot = 6 N / 200 N/m = 0,03 m = 3 cm
Jadi pertambahan panjang masing-masing pegas = 1 cm (sebab 1 cm + 1 cm + 1cm = 3cm).
Jawaban: C
Nomor 9
Tiga pegas identik disusun seperti gambar dibawah.
Beban seberat 15 N digantung di ujung bawah pegas menyebabkan sistem pegas bertambah panjang 5 cm. Konstanta masing-masing pegas adalah...
A. 15 N/m
B. 20 N/m
C. 45 N/m
D. 300 N/m
E. 900 N/m
Pembahasan
Menghitung Konstantan gabungan pegas.
Tiga pegas identik disusun seperti gambar dibawah.
Beban seberat 15 N digantung di ujung bawah pegas menyebabkan sistem pegas bertambah panjang 5 cm. Konstanta masing-masing pegas adalah...
A. 15 N/m
B. 20 N/m
C. 45 N/m
D. 300 N/m
E. 900 N/m
Pembahasan
Menghitung Konstantan gabungan pegas.
Ktot = F / x = 15 N / 0,05 m = 300 N/m.
Menghitung konstanta masing-masing pegas.
K = 3 . 300 N/m = 900 N/m
Jawaban: E
Nomor 10
Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta c disusun secara paralel. Konstanta pegas dari susunan ini menjadi...
A. 1/4 c
Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta c disusun secara paralel. Konstanta pegas dari susunan ini menjadi...
A. 1/4 c
B. 1/2 c
C. 1 c
D. 2 c
E. 4 c
C. 1 c
D. 2 c
E. 4 c
Pembahasan
Konstanta gabungan pegas susunan paralel
Ktot = c + c + c + c = 4c
Jawaban: E
Nomor 11
Empat pegas identik masing-masing memiliki konstanta 300 N/m disusun seperti gambar!
Konstanta gabungan keempat pegas adalah...
A. 150 N/m
B. 225 N/m
C. 300 N/m
D. 900 N/m
E. 1200 N/m
Empat pegas identik masing-masing memiliki konstanta 300 N/m disusun seperti gambar!
Konstanta gabungan keempat pegas adalah...
A. 150 N/m
B. 225 N/m
C. 300 N/m
D. 900 N/m
E. 1200 N/m
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu tiga pegas yang disusun paralel (Kp)
Hitung terlebih dahulu tiga pegas yang disusun paralel (Kp)
Kp = 300 N/m + 300 N/m + 300 N/m = 900 N/m
Hitung konstanta gabungan
Ktot = 900 / 4 = 225 N/m
Jawaban: B
Nomor 12
Tiga buah pegas yang identik A, B, dan C dirangkai seperti gambar.
Jika ujung bebas C digantungi beban w = 1,2 N maka sistem mengalami pertambahan panjang 0,6 cm. Konstanta masing-masing pegas adalah...
A. 200 N/m
B. 240 N/m
C. 300 N/m
D. 360 N/m
E. 600 N/m
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta total
Tiga buah pegas yang identik A, B, dan C dirangkai seperti gambar.
Jika ujung bebas C digantungi beban w = 1,2 N maka sistem mengalami pertambahan panjang 0,6 cm. Konstanta masing-masing pegas adalah...
A. 200 N/m
B. 240 N/m
C. 300 N/m
D. 360 N/m
E. 600 N/m
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu konstanta total
Ktot = F/x = 1,2 N / 0,006 m = 200 N/m
Menghitung konstanta masing-masing pegas.
Ktot = (2/3) K = (2/3) . 200 N/m = 400/3 N/m
Jawaban: -
Nomor 13
Empat buah pegas identik masing-masing mempunyai konstanta 1600 N/m disusun seperti gambar.
Berat beban w yang digantung menyebabkan sistem pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm. Berat beban w adalah...
A. 60 N
B. 120 N
C. 300 N
D. 450 N
E. 600 N
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu Konstanta gabungan pegas.
Empat buah pegas identik masing-masing mempunyai konstanta 1600 N/m disusun seperti gambar.
Berat beban w yang digantung menyebabkan sistem pegas mengalami pertambahan panjang 5 cm. Berat beban w adalah...
A. 60 N
B. 120 N
C. 300 N
D. 450 N
E. 600 N
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu Konstanta gabungan pegas.
Ktot = (3/4) K = 3/4 . 1.600 N = 1200 N/m
Menghitung w = F.
F = Ktot . x = 1.200 N/m . 0,05 m = 60 N
Jawaban: A
Tegangan pada kawat yang salah satu ujungnya digantungi sebuah beban tergantung pada:
1) diameter kawat
2) massa beban
3) percepatan gravitasi
4) panjang kawat
Yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja
Nomor 2
Apabila sebatang baja dengan luas penampang A, panjang L, modulus elastisitas E, dipanaskan maka akan bertambah panjang X. Agar apabila dipanaskan panjang baja tersebut tidak berubah, diperlukan gaya tekan sebesar...
A. AELX
B. AEX/L
C. AEL/X
D. AL / XE
E. EL / XE
Soal latihan elastisitas dan hukum Hooke
Nomor 1Tegangan pada kawat yang salah satu ujungnya digantungi sebuah beban tergantung pada:
1) diameter kawat
2) massa beban
3) percepatan gravitasi
4) panjang kawat
Yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja
Nomor 2
Apabila sebatang baja dengan luas penampang A, panjang L, modulus elastisitas E, dipanaskan maka akan bertambah panjang X. Agar apabila dipanaskan panjang baja tersebut tidak berubah, diperlukan gaya tekan sebesar...
A. AELX
B. AEX/L
C. AEL/X
D. AL / XE
E. EL / XE
Pembahasan soal elastisitas dan hukum Hooke video youtube
.
Topik: #elastisitas #hukum Hooke #Materi ujian nasional fisika
Tidak ada komentar:
Posting Komentar