Pengertian Hukum Hooke – Konsep, Rumus, Dan Aplikasinya Lengkap
Hukum Hooke – Hukum hooke dan elastisitas adalah dua istilah yang saling berhubungan. Dalam memahami arti kata elastisitas banyak orang yang menganalogikan kata tersebut, dengan beberapa benda yang dibuat dari karet. Walaupun pada dasarnya tidak semua benda dengan bahan dasar karet yang sifatnya elastis. Misalnya karet gelang dan permen karet. Bila karet gelang itu ditarik maka panjangnya akan bertambah terus, sampai dibatas tertentu. Dan apabila tarikan dilepaskan maka panjang karet gelang itu akan kembali seperti sedia kala. Beda halnya dengan permen karet yang apabila ditarik maka panjangnya akan terus bertambah sampai batas tertentu, tapi jika tarikan dilepaskan maka panjangnya tidak akan kembali ke semula. Hal itu terjadi karena karet gelang memang bersifat elastis, sedangkan permen karet bersifat plastik. Tetapi jika karet gelang ditarik terus menerus adakalanya bentuknya menjadi tidak seperti semula, karena sifat elastisnya sudah hilang. Sehingga dibutuhkan tingkat kejelian yang tinggi dalam menggolongkan benda mana yang sifatnya elastis, dan yang sifatnya plastik.
Kesimpulannya elastisitas adalah kemampuan pada suatu benda untuk membentuk kembali ke bentuk awal, sesudah gaya pada benda itu dihilangkan. Keadaan yang dimana sebuah benda sudah tak bisa dibentuk lagi ke bentuk semula, akibat dari gaya yang diberikan pada benda itu terlalu besar. Hal itu disebut dengan batas elastis. Dan hukum hooke adalah sebuah gagasan yang diperkenalkan oleh Robert Hooke mengenai hubungan antar gaya yang bekerja pada sebuah pegas atau benda elastis lainnya, supaya benda itu bisa kembali dibentuk ke bentuk semula dengan tidak melampaui batas elastisitasnya.
Sehingga bisa disimpulkan bahwa Hukum Hooke ini mengkaji jumlah gaya yang maksimum, yang bisa diberikan pada sebuah benda yang sifatnya elastis (seringnya pada pegas) supaya tidak melewati batas elastisnya dan menghilangkan sifat pada benda elastis tersebut.
Konsep Hukum Hooke
Bunyi Hukum Hooke adalah Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus/sebanding dengan gaya tariknya.
Bila gaya yang diberikan melampaui batas elastisitasnya, maka benda itu tidak dapat kembali ke bentuk semula. Dan jika gaya yang diberikan jumlahnya terus bertambah maka benda tersebut akan mudah rusak. Dengan kata lain Hukum Hooke hanya berlaku sampai batas elastisitasnya saja.
Dari gagasan tersebut disimpulkan bahwa konsep Hukum Hooke ini menjelaskan tentang hubungan diantara gaya yang diberikan pada sebuah pegas, yang ditinjau dari pertambahan panjang yang dialami oleh pegas tersebut. besar perbandingan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas adalah konstan.
Secara sistematis Hukum Hooke dituliskan sebagai berikut :
Keterangan:
F = Gaya luar yang diberikan (N)
k = Konstanta pegas (N/m)
Δx = Pertanbahan panjang pegas dari posisi normalnya (m)
Besaran Dan Rumus Di Dalam Hukum Hooke Dan Elastisitas
Tegangan
Adalah sebuah keadaan yang dimana sebuah benda akan mengalami pertambahan panjang pada saat sebuah benda, diberi gaya pada salah satu ujungnya dan ujung yang lainnya ditahan. Misalnya seutas kawat dengan luas penampang X M2, dengan panjang mula-mula X meter ditarik dengan gaya sebesar N di salah satu ujungnya. Dan ujung yang lainnya ditahan maka kawat akan mengalami pertambahan panjang sebesar X Meter. Fenomena tersebut menggambarkan tegangan dalam ilmu fisika, disimbolkan dengan σ. Dan secara sistematis ditulis dengan :
Keterangan:
F = Gaya (N)
A = Luas penampang (m2)
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
Regangan
Adalah perbandingan diantara pertambahan panjang kawat dalam X meter dengan panjang awal kawat dalam X meter. Regangan ini bisa terjadi karena gaya yang diberikan pada benda atau kawat itu dihilangkan. Sehingga kawat akan kembali ke bentuk semula. Hubungan tersebut secara sistematis dituliskan dengan :
Keterangan:
e = Regangan
ΔL = Pertambahan panjang (m)
Lo = Panjang mula-mula (m)
Sesuai dengan persamaan tersebut di atas, regangan (E) tak mempunyai satuan karena pertambahan panjang (ΔL) dan panjang awal (Lo) adalah besaran pada satuan yang sama.
Modulus Elastisitas (Modulus Young)
Di dalam fisika, modulus elastisitas disimbolkan dengan E. modulus elastisitas ini menggambarkan perbandingan diantara tegangan, dengan regangan yang dialami bahan. Dengan kata lain, modulus elastis ini sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan regangan.
Keterangan:
E = Modulus elastisitas (N/m)
e = Regangan
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
Mampatan
Adalah keadaan yang hampir serupa dengan regangan, perbedaannya ada pada arah pindahan molekul benda sesudah diberi gaya. Beda halnya dengan regangan yang dimana molekul benda akan terdorong keluar sesudah diberi gaya. Pada mampatan yang sesudah diberi gaya, molekul benda akan terdorong ke dalam atau memampat.
Hubungan Antara Gaya Tarik dan Modulus Elastisitas
Bila ditulis dengan sistematis maka hubungan antara gaya tarik dengan modulus elastisitas meliputi :
Keterangan:
F = Gaya (N)
E = Modulus elastisitas (N/m)
e = Regangan
σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
A = Luas penampang (m2)
E = Modulus elastisitas (N/m)
ΔL = Pertambahan panjang (m)
Lo = Panjang mula-mula (m)
Hukum Hooke
Menyatakan bahwa jika gaya tari tidak melampaui batas elastis pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya. Yang secara sistematis ditulis dengan :
Keterangan:
F = Gaya luar yang diberikan (N)
k = Konstanta pegas (N/m)
Δx = Pertanbahan panjang pegas dari posisi normalnya (m)
Hukum Hooke untuk Susunan Pegas
Susunan Seri
Apabila dua buah pegas yang mempunyai tetapan pegas yang sama, dirangkai dengan cara seri maka panjang pegas tersebut menjadi 2x. persamaan pegasnya yaitu :
Keterangan:
Ks = Persamaan pegas
k = Konstanta pegas (N/m)
Dan persamaan untuk N pegas yang tetapannya disusun seri dan ditulis seperti berikut :
Keterangan:
n = Jumlah pegas
Susunan Paralel
Jika pegas disusun dengan cara paralel, maka panjang pegas akan seperti semula dan luas penampangnya menjadi 2x lebih dari semula. Bila pegas disusun dua buah. Ada pula persamaan pegas untuk dua pegas yang disusun dengan cara paralel yaitu :
Keterangan:
Kp = Persamaan pegas susunan paralel
k = Konstanta pegas (N/m)
persamaan untuk N pegas yang tetapannya sama dan disusun dengan cara paralel, akan menghasilkan pegas yang lebih kuat karena tetapan pegasnya menjadi lebih besar. Persamaan pegasnya adalah sebagai berikut :
Keterangan:
n = Jumlah pegas
Aplikasi Hukum Hooke
Di dalam pengaplikasian Hukum Hooke yang sangat berhubungan erat dengan benda yang prinsip kerjanya menggunakan pegas dan sifatnya juga elastis. Prinsip Hukum Hooke ini sudah diterapkan pada beberapa hal berikut ini :
- Mikroskop yang fungsinya adalah untuk melihat jasad resnik yang sangat kecil dan tidak bisa dilihat secara langsung.
- Teleskop yang fungsinya adalah untuk melihat benda yang jaraknya jauh supaya terlihat lebih dekat, seperti misalnya benda luar angkasa.
- Alat pengukur percepatan gravitasi bumi.
- Jam yang menggunakan peer untuk mengatur waktu.
- Jam kasa atau kronometer yang dimanfaatkan untuk menentukan garis atau kedudukan kapal yang ada di laut.
- Sambungan tongkat yang persneling pada kendaraan bermotor.
- Ayunan pegas.
Beberapa benda yang sudah disebutkan tersebut di atas berperan penting dalam hidup manusia. Gagasan Hooke ini memberi dampak yang positif pada kualitas hidup manusia.
Sekian pembahasan lengkap tentang Hukum Hooke, konsep, rumus dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Semoga mudah dipahami dan dapat dipelajari kembali.
Baca Juga :
