Laporan Praktikum Hukum Hooke

Laporan Praktikum Hukum Hooke berikut ini merupakan laporan yang admin susun dari berbagai sumber dan referensi, semoga laporan ini dapat membantu pembaca semuanya.

BAB I PENDAHULUAN

Tujuan :

Mempelajari tentang hukum Hooke dan pengaplikasiannya.

Latar Belakang

Hukum Hooke dapat digunakan untuk menyatakan hubungan gaya (F) yang membuat pegas meregang dengan penambahan jumlah panjang pegas (x) di area elastis pegas. Berat beban dan pertambahan gaya pegas keduanya berbanding lurus.

Banyak jenis benda yang bersifat elastis seperti pegas, karet gelang dan lain sebagainya. Artinya, benda tersebut memiliki kemampuan untuk berubah ke bentuk semula setelah hilangnya gaya dari luar yang mempengaruhinya. 

Namun, pegas mempunyai batas keelastisan. Dengan demikian, ketika diregangkan memakai gaya yang begitu besar maka berakibat bentuk pegas tidak akan bisa kembali seperti kondisi awalnya. Hal ini berlaku untuk semua jenis pegas. 

Susunan dari pegas ada seri dan paralel. Penentuan pertambahan panjang maupun konstanta dari kedua jenis susunan tersebut berbeda. Untuk pegas dengan susunan seri, total pertambahan panjangnya bisa dihitung dengan menjumlahkan pertambahan dari masing-masing pegas. 

Oleh karena itu, praktikum hukum Hooke ini penting dilakukan untuk mempermudah dalam menghitung konstanta pegas dari berbagai benda yang memiliki massa berbeda-beda dan memahami penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. 

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Hukum Hooke

Benda yang bergerak secara bolak-balik pada suatu titik tertentu maka geraknya bisa disebut bergetar. Ada banyak jenis getaran, salah satunya ditemukan pada gerak harmoni sederhana. 

Contohnya adalah gerak benda saat digantungkan pada pegas dan gerak ayunan dari bandul dengan amplitudo yang kecil. Saat benda-benda tersebut bergerak, terdapat gaya pemulih yang bekerja dengan arah selalu menuju titik kesetimbangan dari benda.  

Semua benda yang bersifat elastis memiliki gaya tersebut. Gaya pemulih merupakan gaya yang muncul untuk menarik kembali sebuah benda yang melekat pada benda elastis. Hal ini terjadi juga pada pegas.

Sifat elastis pada pegas membuatnya mampu kembali berada pada kondisi setimbang seperti semula saat gaya regang atau gaya tekan yang diberikan telah dihilangkan. Hal ini akan terjadi jika ada gaya pemulih.  

Ilmuwan yang pertama kali melakukan uji coba adalah Robert Hooke. Berdasarkan hasil percobaannya, dapat disimpulkan bahwa sifat elastis pegas terbatas. Besarnya gaya pegas sebanding dengan pertambahan panjang dari pegas tersebut. 

Suatu pegas jika ditarik menggunakan gaya tertentu pada daerah yang masih dalam batas kelentingannya, maka akan bertambah panjang yang dinyatakan dalam ∆x.

[su_quote cite=”(Saripudin dkk, 2009)”]Aplikasinya di dalam kehidupan sehari-hari antara lain pada spring bed dan shockbreaker pada kendaraan. Adanya pegas pada spring bed memberikan kenyamanan saat digunakan untuk tidur[/su_quote]

Selain itu, juga dijumpai pada beberapa benda seperti mikroskop, teleskop, alat untuk mengukur percepatan gravitasi bumi, jam yang dilengkapi peer untuk mengatur waktu, ayunan pegas, kronometer, sambungan pada tongkat persneling di berbagai jenis kendaraan dan lain-lain.

Hal ini menunjukkan bahwa kehadiran hukum Hooke memberikan dampak positif bagi kehidupan.  Banyak peralatan yang diciptakan guna menunjang aktivitas manusia dengan menerapkan prinsip-prinsip dari hukum Hooke.

Hukum Hooke merupakan perbandingan regangan dan tegangan dalam suatu deformasi elastis dan mempunyai rentang keabsahan yang terbatas. Jika grafik tegangan diplotkan sebagai fungsi dari regangan dan hukum tersebut terpenuhi maka grafik yang terbentuk adalah garis lurus. 

Deformasi bersifat reversibel atau bolak balik dan gaya bersifat kekal. Energi yang digunakan untuk menghasilkan deformasi akan kembali saat tegangan hilang. (Young and Freedman, 2002).

Bunyi dari hukum Hooke adalah: “Pertambahan dari panjang pegas akan sebanding dengan gaya tarik yang mengenai pegas sebelum melewati batas elastisitas pegas.” Ada pun persamaannya seperti berikut ini:

[su_box title=”Persamaan Hukum Hooke” box_color=”#e20e35″ title_color=”#ffffff”]

F = k . x

Keterangan:

F = gaya tarik (N)

K = konstanta pegas (N/m)

X = pertambahan pegas (m)

(Sunaryono dan Taufiq, 2010)[/su_box]

Konstanta pegas nilainya dapat berubah jika pegas disusun membentuk suatu rangkaian. Hal ini penting untuk diketahui jika ingin memperoleh nilai konstanta pegas dengan tujuan tertentu. Contohnya saat merancang pegas untuk diaplikasikan pada shockbreaker (Saripudin dkk, 2009).

B. Modulus Elastisitas 

Di dalam hukum Hooke juga dikenal istilah modulus elastisitas atau lebih dikenal sebagai modulus Young. Modulus elastisitas menggambarkan perbandingan regangan dengan tegangan yang dialami oleh suatu bahan. 

Hal ini bermakna bahwa modulus elastisitas berbanding terbalik dengan regangan dan sebanding dengan tegangan. Berikut rumus persamaannya:

[su_box title=”Persamaan modulus elastisitas” box_color=”#e20e35″ title_color=”#ffffff”]

E = σ / e

Keterangan:

E = modulus elastisitas (N/m)

e = regangan

σ = tegangan (N/m² atau Pa)[/su_box]

Tegangan merupakan kondisi saat  benda bertambah panjang akibat adanya gaya di salah satu ujung, sedangkan ujung yang lainnya ditahan. Contohnya adalah saat seutas kawat ditarik menggunakan sebuah gaya di salah satu bagiannya maka panjang kawat menjadi bertambah. 

Berikut adalah rumus matematis yang menggambarkan kondisi tersebut:

[su_box title=”Besar Tegangan” box_color=”#e20e35″ title_color=”#ffffff”]

σ = F/A

Keterangan:

F = gaya (N)

A = luas penampang kawat (m²)

σ  = tegangan (N/m²)[/su_box]                                                   

Regangan merupakan perbandingan panjang awal dari kawat dengan panjang kawat setelah mengalami perpanjangan dalam satuan meter. Regangan terjadi ketika pemberian gaya telah ditiadakan. Alhasil, kawat kembali ke bentuk sebelum diberi gaya. 

Secara sistematis bisa dirumuskan menjadi persamaan berikut:

[su_box title=”Besar Regangan” box_color=”#e20e35″ title_color=”#ffffff”]

e  = ∆L / Lo

Keterangan:

e  = regangan

∆L= pertambahan panjang(m)

 Lo = panjang awal (m)

 (Bitar, 2020)[/su_box]

C. Jenis-jenis Rangkaian Pegas

Besarnya konstanta secara keseluruhan dalam rangkaian pegas sangat dipengaruhi oleh jenisnya. Menurut Saripudin dkk (2009), ada dua jenis rangkaian yang bisa dipilih, yaitu: 

1. Rangkaian Pegas Seri

Besarnya gaya yang bekerja pada masing-masing pegas yaitu F. Pegas tersebut akan memiliki total pertambahan (∆x_total) hasil penjumlahan dari ∆x₁  dan ∆x₂. Berdasarkan hukum Hooke, total dari konstanta pegas pada susunan seri adalah:

∆x_total = F/k₁ + F/k₂

∆x_total / F = 1/k₁ + 1/k₂

1/k_total = 1/k₁ + 1/k₂ + 1/k₃ + …. + 1/k_n

k_n merupakan konstanta pegas ke-n

2. Rangkaian Pegas Paralel 

Pada susunan paralel, jika pegas ditarik menggunakan gaya F maka setiap pegas akan mendapat gaya tarik F₁ dan F₂. Menurut hukum Hooke, konstanta pegas totalnya adalah seperti di bawah ini:

F_total  =  F₁ + F₂

F_total  =  ∆x (k₁ + k₂)

F_total /∆x = k₁ + k₂

k_total = k₁ + k₂ + k₃ + …. + k_n

           Keterangan: k_n adalah konstanta pegas ke-n

BAB III METODE PRAKTIKUM

A. Waktu dan Tempat

Praktikum hukum hooke ini kami lakukan pada:

Hari: Rabu / 28 Oktober 2020
Tempat: Laboratorium Fisika

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan dalam praktikum hukum hooke ini sebagai berikut:

Alat

• Statif
• Penggaris
• Karet atau pegas
• Kalkulator

Bahan

• Beban gantung (50 gram, 60 gram, 70 gram, 80 gram dan 90 gram).

C. Prosedur Kerja atau Cara Kerja

Berikut merupakn langkah/prosedur kerja percobaan hukum hooke:

1. Siapkan alat dan bahan, lalu pastikan pegas pada statif telah terpasang dengan baik.
2. Menggantungkan beban pada bagian ujung dengan berat 50 gram. Lalu, ukur panjang pegas (l₀) menggunakan penggaris.
3. Tambahkan beban gantung 10 gram sehingga berat menjadi 60 gram. Ukurlah panjang pegas (l₁).
4. Naikkan beban gantung  menjadi 70 gram. Ukur panjang pegasnya (l₂). 
5. Tambahkan lagi bebannya hingga 80 gram dan lakukan pengukuran panjang pegas (l₃).
6. Terakhir, gunakan beban 90 gram dan ukur kembali panjang pegas (l₄). 
7. Hitung berat beban: F = m.g
8. Hitung pertambahan panjang: ∆x = l _{yang diukur} – l₀
9. Hitung konstanta pegas: k = F/∆x

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Percobaan

Adapun dari 5x percobaan, di dapat hasil sebagai berikut:

B. Pembahasan

Pembahasan pada praktikum hukum Hooke kali ini adalah sebagai berikut: 

Materi mengenai hukum Hooke semakin mudah dipahami setelah melakukan percobaan menggunakan pegas. Bisa diamati apa saja yang terjadi saat ujung pegas diberi beban dengan massa yang tidak sama.  

Mula-mula, pada percobaan pertama beban yang diberikan 5 x 10^-2 kg dengan gaya 0,49 N. Panjang awal dari pegas untuk semua percobaan sama, yaitu 6 cm. Kemudian, beban ditambahkan secara perlahan menjadi 6 x 10^-2 kg, kemudian 7 x 10^-2kg, 8 x 10^-2 kg dan 9 x 10^-2 kg.

Hasil menunjukkan bahwa semakin besar beban yang digantungkan pada pegas maka pertambahan panjang semakin besar, berturut-turut dari pemberian beban terendah 6 x 10^-2 m, 7 x 10^-2 m, 8 x 10^-2 m, 9 x 10^-2 m dan 10,5 x 10^-2 m.

Angka-angka tersebut diperoleh dari selisih panjang akhir dan panjang awal. Panjang akhir menunjukkan panjang pegas setelah ada beban yang diberikan di ujung pegas. Sedangkan, panjang awal yaitu panjang mula-mula pegas tanpa diberi beban apa pun. 

Begitu pula dengan gayanya juga semakin besar, yaitu 0,49 N, 0,588 N, 0,686 N, 0,784 N dan 0,882 N. Perbandingan pertambahan panjang dengan besarnya gaya akan bernilai konstan apabila tidak ada gaya lain yang turut mempengaruhi sistem.  

Konstanta pegas dipengaruhi oleh pertambahan panjang dan besarnya gaya. Jika diuraikan, berikut persamaannya:

N ≈ m

kgm/s² ≈ m

kgm/s² = m . kg/s²

F = ∆x . k

k = F/∆x

Terbukti, berdasarkan perhitungan data percobaan, diperoleh konstanta yang nilainya semakin besar seiring dengan pertambahan massa benda yang dibebankan pada pegas. Secara berurutan berikut hasilnya 8,16 N/m, 8,28 N/m, 8,57 N/m, 8,66 N/m dan 8,82 N/m. 

Mengacu pada hasil yang diperoleh, pengukuran terhadap konstanta jika memakai pegas yang sama maka nilainya hampir sama juga. Adanya sedikit perbedaan dari besarnya konstanta di percobaan ini terjadi karena setiap benda memiliki tingkat kerenggangan pegas yang tidak sama. 

Kerenggangan tersebut dipengaruhi oleh massa  dari benda yang digantung. Keseimbangan pegas, ketelitian saat melakukan pengukuran, maupun saat menganalisis data juga dapat berpengaruh besar terhadap nilai konstanta.

BAB V PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan di atas, maka dalam praktikum hukum hooke dapat disimpulkan bahwa:

1. Gaya pada pegas dan pertambahan panjang pegas berbanding lurus. 
2. Semakin tinggi nilai pertambahan panjang pegas, maka semakin besar gaya yang bekerja. 

Daftar Pustaka

Adapun Daftar Rujukan Berbagai sumber diatas, adalah sebagai berikut:

• Young & Freedman. (2002). Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Download Laporan Praktikum (PDF)

Anda Dapat Mendownload laporan praktikum hukum hooke ini dalam format PDF dengan mengklik tombol download dibawah ini.

[su_spoiler title=”Download / Unduh” style=”fancy” icon=”chevron-circle”]

Download File
PDF (103 KB)[/su_spoiler]