Halaman
Elas-37ELASTISITASKalian mungkin sudah sering melihat benda-benda yang bersifat elastis. Con-tohnya seperti suspensi sepeda motor, springbed dan pegas. Apa sebenarnya sifat elastis itu. Mengapa bisa elastis? Apa pengaruh yang dapat ditimbulkan?Pertanyaan-pertanyaan di atas itulah yang dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah belajar bab ini kalian diharapkan dapat:1. memahami sifat-sifat elastis bahan,2. menerapkan hukum Hooke pada elastisitas bahan seperti pegas,3. menentukan sifat-sifat getaran pegas,4. menentukan periode dan frekuensi getaran pegas,5. menentukan energi getaran pegas.B A BB A B3Sumber: www.altime.ru
Fisika SMA Kelas XI38A. ElastisitasGambar 3.1Bahan yang elastis akan ber-tambah panjang saat diberi gaya.(a)(b)1. Sifat-sifat Elastis BahanApa yang terjadi jika sebuah kawat atau batang logam ditarik oleh gaya? Jawabannya dapat kalian lihat pada Gambar 3.1(a). Batang yang panjang mula-mula l0 menjadi l saat ditarik gaya F, berarti terjadi pertam-bahan panjang Δl. Sifat seperti ini dinamakan elastis. Jika pemberian gaya tidak melebihi sifat elastisnya maka penambahan panjang itu akan kembali lagi seperti pada Gambar 3.1(b).Ada tiga besaran yang perlu diperhatikan pada sifat ini yaitu seperti penjelasan berikut.a. Regangan atau strainRegangan adalah perbandingan antara pertamba-han panjang batang dengan panjang mula-mula.e = ................................... (3.1)b. Tegangan atau stressTegangan atau stress adalah besarnya gaya yang bekerja tiap satu satuan luas penampang.σ = ................................... (3.2)c. Modulus elastisitasModulus elastisitas adalah besaran yang meng-gambarkan tingkat elastisitas bahan. Modulus elastisitas disebut juga modulus Young yang didefinisikan sebagai perbandingan stress dengan strain.E = ................................... (3.3)Kegiatan 3.1ElastisitasTujuan: Mempelajari sifat elastis bahan.Alat dan bahan : Kawat besi, kawat aluminium dan tali plastik, benang, beban, peng-garis, mikrometer dan neraca.Kegiatan :1. Potonglah kawat atau tali dengan panjang yang sama misalnya 1 m kemudian ukurlah diameter penampang kawat dengan mikrometer.2. Susunlah alat seperti gambar sehingga tali dapat tertarik dan mengalami pemanjangan. Gunakan tali pertama dari kawat besi.l0ΔlFlxx0Δxw
Elastisitas39CONTOH 3.1Kawat logam panjangnya 80 cm dan luas penampang 4 cm2. Ujung yang satu diikat pada atap dan ujung yang lain ditarik dengan gaya 50 N. Ternyata panjangnya menjadi 82 cm. Tentukan:a. regangan kawat,b. tegangan pada kawat,c. modulus elastisitas kawat!Penyelesaian l0 = 80 cml = 82 cm l = 82 80 = 2 cmA = 4 cm2 = 4.10-4 m23. Ukurlah panjang tali sebelum beban dilepas. lo = AB + BC dan ukur pula panjang tali setelah beban m dilepas l (l juga diukur sama dengan AB + BC, hanya saja setelah beban lepas). Kemudian ukur pertambahan panjangnya l.4. Hitunglah massa beban dan hitung gaya tegangan tali F = mg.5. Ulangi langkah (2) s.d. (4) dengan mengubah kawat, berturut-turut, kawat aluminium, tali plasti k (karet) dan benang.Tugas(1) Catat semua data pada tabel.(2) Hitunglah modulus elastisitas E. E = (3) Tentukan bahan yang paling elastis. Jelaskan mengapa kalian menemukan jawaban itu?
Fisika SMA Kelas XI40Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Gambar 3.2Pegas yang ditarik gaya FF = 50 Na. Regangan:e = = = 2,5.10-2b. Tegangan sebesar:σ = = = 1,25.105 N/m2c. Modulus elastisitas sebesar: E = = = 5.106 N/m2Batang logam memiliki modulus elastisitas 2.106N/m2, luas penampang 2 cm2 dan panjang 1 m. Jika diberi gaya 100 N maka tentukan:a. tegangan batang,b. regangan batang,c. pertambahan panjang!2. Hukum HookePada Gambar 3.1 kalian telah belajar tentang elastisitas bahan termasuk pada pegas. Sifat elastisitaspegas ini juga dipelajari oleh Robert Hooke (1635-1703). Pada eksperimennya, Hooke menemukan adanya hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas yang dikenai gaya. Besarnya gaya sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Kon-stanta perbandingannya dinamakan konstanta pegasdan disimbulkan k. Dari hubungan ini dapat dituliskan persamaannya sebagai berikut. F ~ Δxatau F = kΔx ............................. (3.4)dengan : F = gaya (N)Δx = pertambahan panjang pegas (m) k = konstanta pegas (N/m)PentingNilai regangan (e) memenuhi persamaan 3.1 semakin besar nilai e suatu bahan maka bahan itu semakin mudah meregang. Contoh pegas lebih mudah meregang dari pada kawat besi. Setiap bahan yang mudah meregang dapat dimanfaatkan untuk bahan pelentur.x0ΔxxF
Elastisitas41Persamaan 3.4 itulah yang kemudian dikenal sebagai hukum Hooke. Bagaimanakah penggunaan hukum Hooke tersebut ? Untuk lebih memahami hukum Hooke tersebut dapat kalian cermati contoh di bawah dan susunan pegas pada halaman berikut-Kegiatan 3.2Hukum HookeTujuan : Mempelajari pengaruh gaya ter-hadap perpanjangan pegas.Alat dan bahan : Pegas, penggaris, beban, statif.Kegiatan :1. Gantungkan salah satu ujung pegas pada stati f seperti pada Gambar 3.2. Kemudian ukur panjang pegas mula-mula (x0).2. Gantungkan beban (m = 150 gr) pada ujung bawah pegas hingga pegas memanjang. Beban akan mem-berikan gaya pada pegas sebesar F = mg. Untuk g = 9,8 m/s2.3. Ukurlah panjang pegas setelah diberi beban (x). Kemudian hitung pertambahan panjang pegas itu, x = x - x04. Ulangi kegiatan (2) dan (3) dengan mengubah beban m. Misalnya menjadi 200 gr, 250 gr, 300 gr dan seterusnya.Tugas1. Catat semua data pada tabel.2. Buatlah gra k hubungan F dengan x.3. Buatlah simpulan dari kegiatan ini.
Fisika SMA Kelas XI42Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.CONTOH 3.2Sebuah pegas memiliki panjang 20 cm. Saat ditarik dengan gaya 12,5 N panjang pegasnya menjadi 22 cm. Berapakah panjang pegas jika ditarik gaya sebesar 37,5 N?Penyelesaianx0 = 20 cmF1 = 12,5 N →x1 = 22 cm Δx1 = 22 − 20 = 2 cmF2 = 37,5 N →Δx2 = ? x2 = ?Dari keadaan pertama dapat dihitung konstanta pegas sebagai berikut. F1 = kΔx1 12,5 = k . 2.10-2Berarti panjang pegas saat diberi gaya F2 dapat diperoleh: F2 = kΔx2 37,5 = 625 . Δx2= 0,06 m = 6 cmJadi panjangnya menjadi: x2 = x0 + Δx2= 20 + 6 = 26 cm k = = 625 N/mΔx2 = AktiflahCoba kalian cari kursi yang tempat duduknya dari kayu, karet dan spon. Coba kalian duduk di kursi tersebut dan bandingkan. Apakah perbedaan yang kalian rasakan saat duduk? Jelaskan, mengapa demikian?Dua pegas A dan B panjangnya sama 25 cm. Pada saat pegas A ditarik gaya 13,5 N panjang-nya menjadi 28 cm. Sedangkan pegas B yang ditarik gaya 13,5 N ternyata panjangnya menjadi 30 cm. Tentukan perbandingan konstanta pegas A dan pegas B!
Elastisitas43Gambar 3.4(a) Pegas seri dan (b) pegas paralel.Gambar 3.3Suspensi sepeda motor dipasang paralel 3. Susunan PegasPernahkah kalian melihat dalamnya tempat tidur atau springbed? Springbed ada yang tersusun dari pegas-pegas yang disusun dengan posisi sama. Contoh lagi adalah suspensi sepeda motor, perhatikan gambar 3.3. Bagaimana susunannya? Susunan terse-but dinamakan susunan paralel. Susunan pegas yang lain dinamakan seri. Cermati penjelasan berikut.a. Susunan seriSusunan pegas secara seri dapat dilihat con-tohnya seperti pada Gambar 3.4(a). Pada saat diberi gaya maka semua pegas merasakan gaya yang sama. Konstanta pegas penggantinya memenuhi hubungan berikut. = + + + .... ................ (3.5)b. Susunan paralelSusunan pegas secara paralel dapat dilihat con-tohnya seperti pada Gambar 3.4(b). Pada saat ditarik gaya maka pemanjangan pegas sama dan gaya yang diberikan dibagi sebanding konstantanya. Konstanta penggantinya memenuhi per saman berikut.kp = k1 + k2 + k3 + ..... .................... (3.6)c. Susunan campuranBagaimana jika beberapa pegas disusun cam-pur? Tentu kalian sudah bisa menjawabnya bahwa pada rangkaian itu akan berlaku sifat gabungan. Dalam menganalisanya dapat ditent ukan dengan memilih susunan yang sudah dapat dikatego rikan seri atau paralelnya. (a)(b)PentingDua pegas yang dirangkai seri dapat ditentu kan konstanta nya dengan persamaan berikut.ks = Buktikan kebenarannya!k1k2k3Fk1k2k3F
Fisika SMA Kelas XI44Gambar 3.6k1k3k2MGambar 3.5Susunan pegas campurank1k3k4k2MCONTOH 3.3Empat buah pegas memiliki konstanta masing-masing sebesar k1 = 100 N/m, k2 = 200 N/m, k3 = 300 N/m. Ke-tiga pegasnya disusun paralel dan kemudian diseri dengan pegas lainnya sehingga susunannya seperti pada Gambar 3.5. Tentukan:a. konstanta pegas pengganti,b. pemanjangan susunan pegas jika digantungkan beban dengan massa 0,6 kg,c. pemanjangan pegas k4!Penyelesaiana. Konstanta pegas pengganti: Pegas k1, k2 dan k3 tersusun paralel berarti peng-gantinya memenuhi: kp = k1 + k2 + k3 = 100 + 200 + 300 = 600 N/m Pegas kpdan k4 seri berarti konstanta pengganti totalnya memenuhi: = + = = → ks = = 200 N/m Jadi ktot = ks = 200 N/mb. Pemanjangan pegas dapat ditentukan sebagai beri-kut. F = m g = 0,3 . 10 = 30 N = = 0,015 m = 1,5 cmc. k4 seri dengan kp berarti akan mendapat gaya yang sama dengan pegas sebandingnya, F = 3 N, berarti perpanjangannya:Δx4 = = = 0,01 m = 3 cm
Elastisitas45Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.6. Empat buah pegas disusun seperti gambar. k1 = 60 N/m, k2 = 30 N/m, k3 = 40 N/m, k4 = 60 N/m. Kemudian bagian bawahnya diberi beban bermassa 600 gr. Tentukan:a. konstanta pegas pengganti,b. gaya yang dirasakan k4 dan k1,c. pertambaha n panjang pegas k4dan k2,d. pertambahan panjang pegas k4k3k2k1mTiga buah pegas disusun seperti pada Gambar 3.6. k1= 600N/m, k2 = 400 N/m dan k3 = 800 N/m. Sebuah beban 0,5 kg digantungkan di bagian bawahnya. Tentukan:a. konstanta pengganti total,b. perpanjangan pegas total,c. gaya yang dirasakan k1, k2 dan k3,d. perpanjangan pegas k1 dan k2!1. Kawat dengan luas penampang 5.10-4 m2 dita rik gaya 10 N. Berapakah tegangan yang dirasakan kawat tersebut?2. Coba jelaskan apakah besaran-besaran yang mempengaruhi modulus elastisitas suatu bahan?3. Batang logam panjangnya 60 cm dan luas penampangnya 3 cm2. Modulus elastisita snya sebesar 4.106 N/m. Tentukan:a. regangan batang,b. konstanta elastisitas batang (k),c. pertambahan panjang dan tegangan batang saat diberi gaya 15 N!4. Sebuah pegas yang ditarik gaya 12 N dapat diukur panjangnya sebesar 15 cm. Kemudian saat diberi gaya 20 N ternyata panjangnya menjadi 17 cm. a. berapakah konstanta pegasnya,b. berapakah gaya yang diberikan jika terukur panjang pegas menjadi 19 cm?5. Dua pegas identik dirangkai dengan dua cara seperti pada gambar di bawah.a. berapakah perbandingan konstant a penggantinya?LATIHAN 3.1kkkk
Fisika SMA Kelas XI46B. Getaran PegasPentingDeferensial fungsi trigonome-tri memenuhi: y = sin a t y’ = a cos a t y = cos a t y’ = −a sin a tKalian tentu sering mendengar kata getaran atau sering disebut gerak harmonis. Gerak harmo-nis adalah gerak bolak-balik yang melalui lintasan yang sama secara periodik. Secara periodik berarti memiliki selang waktu bolak balik yang tetap. Waktu gerak bolak-balik itu disebut periode. Contoh gerak harmonis ini adalah ayunan anak-anak, gerak bandul jam dan getaran pegas. Cermati penjelasan getaran pegas berikut.1. Persamaan GetaranSebuah beban m yang digantungkan beban dapat setimbang saat dibiarkan. Bagaimana jikaditarik hingga simpangan tertentu dan dilepaskan? Jawabannya dapat dilihat seperti pada Gambar 3.7(a). Karena pegas memiliki gaya elastis yang se-lalu ingin kembali ke keadaan seimbang maka saat beban ditarik dari O (titik seimbang) ke titik P dan dilepaskan, beban akan kembali ke titik O. Tetapi sampai di titik O akan bergerak terus hingga berhenti di titik Q. Kemudian di titik Q mendapatkan gaya lagi dan kembali ke O hingga ke titik P lagi dan gerak Gambar 3.7(a) Getaran pegas (b) grafik sim-pangannya.Ay-Aπ2π(ωt)(b)my = Am(a)a. Simpangan getarSimpangan pada benda yang bergetar dapat dituliskan seperti kurva pada Gambar 3.7(b). Ben-tuknya memenuhi fungsi sinus. Berarti persamaan simpangan getarnya memenuhi fungsi berikut. y = A sin ω tatau y = A sin (2π ) ................. (3.7)dengan : y = simpangan (m)A = amplitudo (A)ω = frekuensi sudut (rad/s)φ = = fase getaranb. Kecepatan getarKecepatan getar dapat diturunkan dari defer-ensial simpangnya.
Elastisitas47c. Percepatan getarPercepatan getar dapat diturunkan dari deferensial kecepa-tan getarnya. a = = a = 2 A sin t ....................................... (3.9)Dari persamaan 3.9 dapat dilihat nilai A sin t yang dapat diganti dengan y. Berarti percepatan getar memenuhi hubungan seperti berikut.a = 2 y ................................................... (3.10)CONTOH 3.4Beban bermassa 300 gr digantungkan pada ujung pegas. Kemudian setelah seimbang beban ditarik sejauh 10 cm dan dilepaskan sehingga mengalami getaran. Periode getarannya 6 s. Pada saat t = 1s. Tentukan:a. simpangan getar,b. cepat getar ,c. percepatan getar!PenyelesaianA = 10 cmT = 6s = = rad/st = 1 sa. Simpangannya:y = A sin t = 10 sin = 10 . cmb. Kecepatannya:v = A cos t = = . 10. = m/sc. Percepatannya:a = 2 y = . 10 = m/s2 . 10 cos v = = v = A cos t ........................... (3.8) = 5
Fisika SMA Kelas XI48Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Gambar 3.8Gaya pemulihsetimbangy = AFPFDSebuah beban yang bergetar bersamaan pegas me-miliki frekuensi Hz. Simpangan maksimumnya 8 cm. Setelah bergetar 3s tentukan:a. simpangan getar,b. kecepatan getar,c. percepatan getar!2. Periode dan Frekuensi GetaranJika kalian cermati penjelasan pada persamaan getaran maka kalian dapat menemukan ciri dari gerak benda yang bergetar. Coba kalian lihat kembali persa-maan 3.10. Ternyata benda yang bergetar akan memiliki percepatan yang sebanding dengan negatif dari simpan-gannya. Perbandingannya merupakan kuadrat frekuensi sudutnya. a = −ω2 y.Sifat ini sesuai sekali dengan penyebab gerak getaran itu yaitu gaya pemulih. Benda akan bergetar apabila dipengaruhi gaya yang memiliki arah selalu ke titik seimbangnya (bukan simpangannya). Pada getaran pegas ini gaya pemulih itu berasal dari gaya elastis pegas seperti berikut.F = − k y ................................... (3.11)Dari persamaan 3.10 dan 3.11 inilah dapat diten-tukan periode dan frekuensi getaran. Cermati substitusi berikut. F = −k y m a = −kym (−ω2y) = −k yDengan substitusi ω = dapat diperoleh periode getaran: = dan f = .................. (3.12)ω = T = 2πp
Elastisitas49Gambar 3.9Susunan pegas (a) paralel dan (b) seri.kmk(b)Dari persamaan 3.12 dapat diketahui bahwa periode T dan frekuensi f getaran pegas hanya dipengaruhi massa beban dan konstanta pegas.CONTOH 3.5Empat pegas identik, disusun seri dan dua paralel seperti pada Gambar 3.9. Kedua susunan pegas diberi beban m yang sama edoirep ikilimem )a( sagep nanusus akiJ .nakrategid naidumek8 s, maka tentukan periode susunan pegas (b)!PenyelesaianTa = 8 s, Tb = ?Perhatikan Gambar 3.9!Periode getaran pegas memenuhi : T = 2 Getaran pada kedua pegas tersebut memiliki m sama tetapi berbeda nilai k. Dari kedua getaran itu memiliki hubungan sebagai berikut.•Susunan pegas (a) adalah paralel berarti konstanta peng-gantinya: kp = k + k = 2k Periodenya memenuhi: Ta = 2 = 2 = 8• Susunan pegas (b) adalah seri berarti konstanta peng-gantinya:= = ks = kBerarti periode getaran pegas susunan ( b) sebesar: Tb = 2 = 2 = 2 = z2 = 2 . 8 = 16 kmk(a)Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.Sebuah pegas digantungi beban bermassa 50 gr. Saat digetar-kan dapat terjadi getaran dengan frekuensi 36 Hz. Berapakah frekuensi getarannya jika bebannya diganti dengan benda bermassa 200 gr?
Fisika SMA Kelas XI50Gambar 3.10Grafik F-y pegasFkyyy3. Energi GetaranPada getaran pegas, bekerja gaya pemulih sepan-jang geraknya. Gaya pemulih inilah yang menyebabkan getaran pegas memiliki energi potensial. Energi potensial ini dapat ditentukan dari grafik hubungan Fp dengan y, seperti pada Gambar 3.10. Besarnya energi potensial sama dengan luas kurvanya.Ep = Fp y Ep = k y. yEp = k y2 ............................ (3.13)Nilai k dapat ditentukan dari frekuensi sudutnya.ω2 = k = m ω2............................ (3.14)Benda yang bergetar mengalami gerak berarti juga memiliki energi kinetik, Ek = mv2. Dari dua nilai energi, Ep dan Ek maka getaran pegas memiliki energi mekanik. Dengan melihat kembali persamaan 3.7 (y = A sin ω t) dan persamaan 3.8 (v = ω A cos ω t) akan diperoleh energi mekanik sebagai berikut.Em = Ep + EkEm = kg2 + mv2 = kA2 sin2ωt + m (ω2A2 cos2ωt) = kA2 sin2ωt + kA cos2ωt) = kA2 (sin2ωt + cos2ωt)Em = kA2 ............................ (3.15)Medan gaya pegas termasuk medan gaya konser-vatif. Masih ingat medan gaya konservatif pada Bab 2? Tentu saja masih berarti pada getaran pegas berlaku hukum kekekalan energi mekanik getaran.Em = Ep + Ek = tetap; Em = Ep + Ek = k A2 ......... (3.16)CONTOH 3.6Sebuah benda bermassa 0,2 kg mengalami getaran ber-sama pegas. Frekuensi getarannya 5 Hz dan amplitudo 10 cm. Pada saat simpangannya 8 cm, tentukan:a. energi mekanik getaran, c. energi kinetik geta-ran,atau
Elastisitas51Penyelesaianm = 0,2 kg, f = 5 HzA = 10 cm = 10-1 m, y = 8 cm = 8.10-2 m = 2 f = 2 . 5 = 10 rad/sa. Energi mekanik getaran sebesar: Em = k A2 = m 2 A2 = . 0,2. (10 )2. (10-1)2 = 0,1 2 jouleb. Energi potensial getaran sebesar: Ep = m 2 y2 = . 0,2 . (10 )2. (8.10-2)2 = 0,064. 2joulec. Energi kinetik getaran: Ek = Em - Ep = 0,1 2 - 0,064. 2 = 0,036 2 jouled. Kecepatan getar dapat ditentukan dari energi kinetiknya: Ek = m v2v2 = v = = 0,6 m/sSetelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.1. Suatu partikel bergetar selaras dengan amplitudo A cm dan periode T detik. Jika partikel mulai bergetar dari kedudukan seimbang dengan arah ke kanan, maka partikel mempunyai simpangan sebesar ½A cm dengan arah gerak ke kiri pada saat partikel telah bergetar selama t. Tentukan nilai t tersebut! 2. Amplitudo titik materi yang menempel di ujung sebuah garputala, hingga turut bergetar harmonik bersama garputala adalah 0,5 mm. Kecepatan partikel pada saat melalui titi k seimbang 8 m/s, berapakah frekuensi garputala?3. Sebuah bola dengan massa 20 gr digantung pada sepotong per ( pegas ). Kemudian bola ditarik ke bawah dari kedudukan setimbang lalu dilepaskan, ternyata terjadi getaran tunggal dengan frekuensi 32 Hz. Jika bola tersebut diganti dengan massa bola 80 gr, maka hitunglah frekuensi yang akan LATIHAN 3.2Balok kecil bermassa 100 gr digantungkan pada ujung pegas. Kemudian balok ditarik sejauh 15 cm dan dilepaskan. Balok bergetar turun naik dengan periode 0,1s. Pada saat simpangannya 12 cm tentukan : energi mekanik, energi potensial, energi kinetik dan cepat getarnya!
Fisika SMA Kelas XI526. Sebuah benda yang massanya 400 gr melakukan gerak harmonik dengan amplitudo 5 cm dan frekuensinya Hz. Hitunglah energi getaran gerak harmonik tersebut!7. Benda yang bermassa 125 gr bergetar harmonik dengan frekuensi 2 Hz dan amplitudo 30 cm. Berapakah besar energi kinetik pada saat simpangannya 20 cm?8. Berapakah amplitudo getar sebuah pegas yang bergerak harmonik sederhana dengan simpangan 4√3 cm sewaktu mempunyai energi potensial tiga kali energi kinetiknya?Rangkuman Bab 31. Pada benda yang elastis memiliki besaran-besaran:a. regangan : e = b. tegangan : σ = c. modulus elastis : E = Modulus elastisitas E menyatakan tingkat elastis(kelenturan) bahan. 2. Pada benda yang elastis (pegas) berlaku hukum Hooke: F = k ΔxSemakin besar gaya F yang diberikan pada pegas maka perubahan panjang semakin besar.3. Jika pada pegas terjadi getaran maka akan berlaku:a. persamaan - persamaan:simpangan : y = A sin ω t kecepatan : v = ωA cos ωt percepatan : a = −ω2 A sin ωtb. Periode dan frekuensi:T = 2π f = c. Energi getaran:energi potensial : Ep = k y2energi kinetik : Ek = mv2energi mekanik : Em = Ep + Ek = k A24. Pada gambar (a) dan (b), semua pegas identik. Benda bermassa m melakukan gerak harmonis sederhana dengan frekuensi f1 untuk gambar (a) dan f2 untuk gambar (b), maka tentukan perbandingan frekuensi susunan a dan b! 5. Sebuah benda mengalami getaran selaras dengan amplitudo 30 cm. Jika tenaga potensial pada simpangan terjauh 90 J, maka berapakah energi
Elastisitas53Evaluasi Bab 1. Benda-benda yang diberi gaya akan bertambah panjang. Dan jika gaya dilepaskan akan memiliki sifat kembali ke keadaan semula. Sifat seperti ini dinamakan ....A. Keras D. ElastisB. Kelihatan E. ReganganC. Plastik 2. Senar yang terbuat dari plasti k saul nad mc 05 gnajnap ikilimempenampang 5 mm2. Saat ditarik gaya panjangnya menjadi 65 cm. Regangan yang dialami senar adalah ....A. 0,2 D. 0,8B. 0,3 E. 1,2C. 0,5 3. Besarnya tegangan yang dilakukan pada sebuah batang adalah 2 x 106N/m2. Jika panjang batang adalah 4 meter dan modulus elastisita snya 2,5 x 108 N/m2, maka pertambahan panjang batang ....A. 0,8 cm D. 5,0 cmB. 1,6 cm E. 6,4 cmC. 3,2 cm4. Sebuah senar elastis memiliki modulus Elastisita s sebesar 2.106 N/m2. Jika panjang senar 50 cm dan luas penampangnya 10 mm2 maka senar akan bersifat elastis dengan konstanta gaya elastis sebesar ....A. 10 N/m D. 400 N/mB. 40 N/m E. 1000 N/mC. 100 N/m5. Sebuah benda yang massanya 5 kg, digantung pada ujung sebuah pegas, gnajnap habmatreb sagep aggnihes10 cm. Dengan demikian tetapa n pegas bernilai ....A. 50 N/m D. 2 N/mB. 20 N/m E. 500 N/m6. Apabila sebatang baja dengan luas penampang A, panjang L, modulus elastisitas E, dipanaskan maka akan bertambah panjang l. Agar apabila dipanaskan panjang batang baja tersebut di atas tidak berubah, diperlukan gaya tekan sebesar ....A. A E lL D. A L/ (l E)B. A E l/ L E. E L/ (l A)C. A E L/ l 7. Pegas yang panjang awalnya 30 cm akan menjadi 35 cm saat ditarik gaya 20 N. Berapakah konstanta pegasnya?A. 1 N/m D. 60 N/mB. 10 N/m E. 400 N/mC. 40 N/m8. Sebuah pegas memiliki panjang mula-mula 20 cm. Pada saat pegas ditarik dengan gaya 12,5 N, panjangnya menjadi 22 cm. Jika pegas dita rik gaya 37,5 N, maka panjang pegas akan menjadi ....A. 6 cm D. 42 cmB. 26 cm E. 46 cmC. 28 cm9. Dua pegas dengan konstanta 300 N/m dan 600 N/m disusun seri. Kemudian diberi gaya 90 N, maka penambahan panjang totalnya sebesar ....A. 15 cm D. 50 cmB. 30 cm E. 90 cmC. 45 cm10. Konstanta pegas pengganti pada rangkaian di bawah ini adalah ....A. 100 N/mB. 250 N/mC. 400 N/m
Fisika SMA Kelas XI5411. Suatu partikel melakukan getaran harmonik dengan amplitudo 10 cm dengan frekuensi1 Hz. Pada saat fasenya 1/3, maka simpangannya adalah ....A. 5 cm D. 5√3 cmB. 6 cm E. 10 cmC. 8 cm12. Sebuah partikel melakukan getaran selaras dengan frekuensi 5 Hz dan amplitudo 10 cm. Kecepatan partikel pada saat berada pada simpangan 8 cm adalah .... (dalam cm/s)A. 8π D. 72πB. 30π E. 80πC. 60π13. Benda yang bergerak harmonik arah vertikal memiliki percepatan maksimum sebesar 8 m/s2. Pada saat benda memiliki fase 7/12, percepatanya adalah ....A. 4 m/s2, arah ke atasB. 4 m/s2, arah ke bawahC. 42 m/s2, arah ke atasD. 43 m/s2, arah ke bawahE. 4 m/s2, arah ke atas14. Sebuah pegas yang panjangnya 20 cm digantungkan vertikal. Kemudian ujung bawahnya diberi beban 200 gram sehingga panjangnya bertambah 10 cm. Beban ditarik 5 cm ke bawah kemudian dilepas hingga beban bergetar harmonik. Jika g = 10 m/s2, maka frekuensi getaran adalah ....A. 0,5 Hz D. 18,8 HzB. 1,6 Hz E. 62,5 HzC. 5,0 Hz15. Pada getaran harmonik, jika massa beban yang digantung pada ujung bawah pegas 1 kg, periode getarannya 2 detik. Jika massa beban ditambah sehingga sekarang menjadi 4 kg, maka periode getarnya adalah ....A. ¼ detik D. 4 detikB. ½ detik E. 8 detikC. 1 detik16. Dua getaran pegas, frekuensi getaran kedua setengah kali frekuensi getaran dianggap sama dan massa getaran pertama maka massa getaran kedua adalah .... A. ¼ m D. 2 mB. ½ m E. 4 mC. m17. Pada saat energi kinetik benda yang bergetar selaras sama dengan energi potensialnya maka ....A. sudut fasenya 1800B. fasenya ¾ C. sudut fasenya 450D. fasenya ¼ E. percepatannya nol18. Untuk benda yang menjadi getaran harmonik, maka pada ....A. simpangan maksimum, kecepatan dan percepatannya maksimumB. simpangan maksimum, kecepatan dan percepatannya minimumC. simpangan maksimum, kecepatannya maksimum dan percepatannya nolD. simpangan maksimum, kecepatannya nol dan percepatannya maksimumE. simpangan maksimum, energinya maksimum19. Sebuah pegas dengan konstanta kdiberi beban yang massanya m. Benda digetarkan harmonis dengan amplitudo A. Energi kinetik benda itu pada saat simpanganya ½ amplitudo ialah ....A. 1/8 kA2D. 1/2 kA2B. 1/4 kA2E. 5/8 kA2C. 3/8 kA2 20. Diantara pernyataan tentang energi berikut ini yang berlaku untuk gerak harmonik adalah ....A. berlaku hukum kekekalan energi mekanikB. di titik seimbangnya, energi potensialnya maksimumC. di simpangan terjauhnya, energi kinetiknya minimumD. energi kinetik maksimum pada saat energi potensialnya maksimumE. energi potensialnya menjadi maksimum saat berhenti bergetar