Bank Soal Fisika SMA Hukum Hooke

Diketahui:

Tabel data:

Percepatan gravitasi $g$ = 10 m/s²

Pada percobaan 1:

Gaya pegas $F_1$ = 2 N

Pertambahan panjang $\Delta x_1$ = 10 cm = 0,1 m

Pada percobaan 2:

Gaya pegas $F_2$ = X

Pertambahan panjang $\Delta x_2$ = 30 cm = 0,3 m

Pada percobaan 3:

Gaya pegas $F_3$ = 8 N

Pertambahan panjang $\Delta x_3$ = 40 cm = 0,4 m

Pada percobaan 4:

Gaya pegas $F_4$ = 12 N

Pertambahan panjang $\Delta x_4$ = Y

Ditanya:

Massa beban percobaan 2 $m_2=$?

Dijawab:

Hubungan antara gaya dan pertambahan panjang pada pegas dirumuskan melalui hukum Hooke. Hukum Hooke berbunyi "Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknya". Perbandingan dari gaya dan pertambahan panjang pegas tersebut disebut juga dengan konstanta pegas atau tetapan gaya pegas. Secara matematis, gaya pegas oleh hukum Hooke dirumuskan melalui persamaan berikut.

$F=k\Delta x\$

Untuk menentukan massa beban pada percobaan 2, dapat menentukan gaya X terlebih dahulu menggunakan perbandingan gaya pegas pada percobaan 1 dan percobaan 2 sebagai berikut.

$\frac{F_1}{F_2}=\frac{k\Delta x_1}{k\Delta x_2}\$

$\frac{2}{\text{X}}=\frac{\Delta x_1}{\Delta x_2}\$

$\frac{2}{\text{X}}=\frac{0,1}{0,3}\$

$\text{X}=\frac{\left(2\right)\left(0,3\right)}{0,1}\$

$\text{X}=\frac{0,6}{0,1}$

$\text{X}=6$ N

Selanjutnya, menentukan massa benda melalui persamaan gaya berat. Gaya berat adalah gaya yang dipengaruhi oleh percepatan gravitasi. Karena beban digantungkan pada pegas, maka gaya yang bekerja pada pegas tersebut merupakan akibat dari gaya berat dari beban. Gaya berat dirumuskan dengan persamaan $w=mg$, sehingga:

$\text{X}=mg$

$m=\frac{\text{X}}{g}$

$m=\frac{6}{10}$

$m=0,6$ kg

Jadi, massa beban yang digantungkan pada pegas di percobaan 2 adalah sebesar 0,6 kg.