Hukum Hooke yang dirumuskan oleh ilmuwan terkenal Inggris Robert Hooke pada abad ke-17 merupakan prinsip dasar dalam bidang fisika yang menggambarkan perilaku bahan elastis. Ini memberikan wawasan berharga tentang hubungan antara gaya yang diterapkan pada suatu material dan deformasi atau perubahan bentuk yang diakibatkannya. Hukum Hooke dapat diterapkan secara luas dan telah menjadi landasan teknik dan mekanika, mempengaruhi berbagai bidang seperti ilmu material, desain struktur, dan bahkan teknik biomedis. Dengan kesederhanaannya yang elegan, hukum Hooke menawarkan kerangka dasar untuk memahami bagaimana objek merespons kekuatan eksternal, sehingga membuka jalan bagi kemajuan dalam aplikasi teknologi yang tak terhitung jumlahnya.
Salah satu contoh memahami prinsip kerja dari hukum hooke ini adalah saat Anda memperhatikan bagaimana busur panah bekerja. Kerja dari busur panah, yakni menggunakan pegas untuk menarik tali busur. Pegas akan bertambah panjang ketika tali busur ditarik. Pertambahan panjang pegas tersebut akan menyimpan energi yang akan dilepaskan ketika anak panah dilepaskan.
Dan tentu saja, ada banyak hal di sekitar kita yang menerapkan prinsip dari hukum hooke tersebut.
Lantas apa itu hukum hooke? Dan bagaimana bunyi hukum hooke? Teruslah membaca untuk mendapatkan lebih banyak!
Kursus privat fisika bersama Superprof akan membantu Anda belajar lebih mudah dan menyenangkan.
Cek di sini untuk mempelajari hukum Gauss
Apa itu Hukum Hooke?
Sebelum membahas tentang bunyi hukum hooke, mari kita membahas tentang siapa penemunya dan bagaimana ini dirumuskan.
Hukum hooke diciptakan oleh seorang bernama Robert Hooke. Hooke melakukan penelitian mengenai gaya yang bekerja pada benda elastis, pegas, dan benda yang lain agar benda tersebut bisa kembali ke ukuran awalnya serta tidak melebihi batas elastisitasnya. Dari sini, juga ditemukan bahwa bunyi hukum hooke adalah membahas jumlah gaya maksimum yang bisa diberikan pada benda dengan sifat elastis.
Robert Hooke membagi benda ke dalam dua jenis, yaitu bersifat plastis dan juga elastis. Benda bersifat plastis ini merupakan benda yang tidak mengalami perubahansaat diberi gaya (tarik). Sementara, benda elastis adalah benda yang bisa mengalami perubahan saat diberi gaya, benda itu juga bisa kembali ke bentuk semulanya setelah tidak diberi gaya.
Contoh benda yang umum dijadikan percobaan dalam pembuktian hukum elastisitas dan hukum hooke adalah permen karet dan karet gelang. Karet gelang ketika di tarik sepanjang mungkin, nantinya bisa kembali ke bentuk semula. Lalu, jika permen karet di tarik panjang maka tidak bisa kembali ke bentuk semula. Ini karena karet bersifat elastis dan permen karet bersifat plastis.
Lantas, apa itu hukum Hooke?
Hukum Hooke adalah hukum fisika yang menyatakan bahwa besarnya deformasi yang dialami suatu bahan elastis berbanding lurus dengan gaya yang diterapkan padanya. Dengan kata lain, ketika suatu gaya diterapkan pada suatu benda, seperti meregangkan atau menekannya, maka deformasi yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan besarnya gaya tersebut. Atau secara sederhana dapat disebutkan bahwa semakin besar gaya atau tarikan yang diberikan kepada suatu benda yang bersifat elastis, maka pegas akan semakin mengalami pertambahan panjang dari posisi awalnya.
Bunyi hukum hooke adalah:
“Jika gaya tarik yang diberikan pada suatu pegas tidak melebihi batas elastisitas suatu benda, maka pertambahan panjangnya akan berbanding lurus dengan gaya tariknya.”
Ada banyak fenomena di sekitar kita yang dapat membantu Anda memahami konsep hukum hooke tersebut melalui penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Periksa di sini untuk mempelajari listrik statis
Rumus hukum Hooke
Hukum Hooke merupakan prinsip dasar fisika yang menyatakan bahwa gaya yang diperlukan untuk memanjangkan atau menekan pegas sejauh jarak tertentu berbanding lurus dengan jarak tersebut. Secara matematis dinyatakan sebagai:
F = -kx
Keterangan:
F = Gaya (N)
k = konstanta pegas (N/m)
x = Pertambahan panjang dari pegas dari posisi awal (m)
Melalui rumus tersebut diketahui bahwa rumus pertambahan panjang pegas akan muncul ketika gaya tarik menarik dilakukan. Namun, pertambahan panjang itu juga bergantung pada material dari pegas tersebut.
Atau secara umum rumus Hukum Hooke dapat dituliskan sebagai berikut:
F = kΔx
Keterangan:
F = gaya (N)
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = pertambahan panjang (m)
Selain itu, ada beberapa besaran hukum Hooke, yakni sebagai berikut:
1. Tegangan
Tegangan adalah kondisi dimana suatu benda mengalami pertambahan panjangnya ketika ditarik ujungnya. Rumus dari tegangan ini adalah
σ = F/A
Keterangan:
σ = tegangan (N/m2)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
2. Regangan
Regangan ini adalah perbandingan yang muncul antara panjang normal atau mula dan panjang yang sudah bertambah. Rumus regangan adalah:
e = ΔL/ Lo
Keterangan:
e = regangan
ΔL = pertambahan panjang (m)
Lo = panjang mula atau awal (m)
3. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas ini seperti yang telah dijelaskan adalah perbandingan antara tegangan dengan regangan dari pegas. Rumusnya adalah:
E = σ/e
Keterangan:
E = Modulus Elastisitas (N/m)
σ = tegangan (N/m2)
e = regangan
4. Mampatan
Mampatan ini nyaris sama dengan regangan, tetapi yang membedakan adalah dari sisi arah perpindahan molekul setelah benda diberi gaya.
5. Hubungan Gaya Tarik dengan Modulus Elastisitas
Hubungan antara gaya tarik dengan modulus elastisitas secara matematis dirumuskan sebagai berikut:
F/A = E ΔL/Lo
Keterangan:
F= Gaya (N)
E = Modulus Elastisitas (N/m)
σ = tegangan (N/m2)
e = regangan
A = luas penampang (m2)
ΔL = pertambahan panjang (m)
Lo = panjang mula atau awal (m)
Cek di sini untuk mengetahui apa itu voltmeter
Untuk memahami rumus-rumus di atas, berikut contoh soal hukum hooke.
Contoh Soal 1
Sebuah pegas memiliki konstanta pegas 100 N/m. Jika pegas ditarik sebesar 20 cm, maka gaya yang bekerja pada pegas tersebut adalah...
Pembahasan
Pada soal ini, diketahui bahwa:
k = 100 N/m
Δx = 20 cm = 0,2 m
Substitusi nilai-nilai tersebut ke dalam rumus Hukum Hooke, diperoleh:
F = 100 N/m * 0,2 m
F = 20 N
Contoh Soal 2
Terdapat dua pegas identik dengan konstanta gaya 400 N/m dengan susunan pararel. Berapa gaya yang dibutuhkan agar pegas bertambah panjang 5 cm?
Pembahasan:
Penerapan Hukum Hooke
Contoh penerapan bunyi hukum hook dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut :
1. Peredam kejut pada kendaraan
Peredam kejut pada kendaraan menggunakan pegas untuk meredam guncangan. Pegas akan bertambah panjang ketika kendaraan melewati jalan yang tidak rata. Pertambahan panjang pegas tersebut akan menyerap energi guncangan sehingga penumpang tidak merasa kaget.
2. Kasur pegas
Kasur pegas menggunakan pegas untuk memberikan kenyamanan bagi penggunanya. Pegas akan bertambah panjang ketika penggunanya berbaring di atas kasur. Pertambahan panjang pegas tersebut akan menyerap berat pengguna sehingga pengguna merasa nyaman.
3. Peralatan medis
Beberapa peralatan medis menggunakan pegas untuk bekerja. Misalnya, dinamometer yang digunakan untuk mengukur kekuatan otot, dan stetoskop yang digunakan untuk mendengarkan detak jantung.
4. Alat-alat industri
Beberapa alat-alat industri seperti mesin press yang menggunakan pegas untuk menekan benda, dan mesin bor yang menggunakan pegas untuk menggerakkan mata bor.
Belajar fisika lebih mudah dan menyenangkan bersama kursus privat Superprof.
Periksa di sini untuk mempelajari hakikat ilmu fisika
Apa Anda menyukai artikel ini? Berikan penilaian Anda
Loading...
