Halaman
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2ELASTISITAS BAHANFISIKA KELASXIPENYUSUNNasukha Z.,M.Pd.Unit KerjaSMA Plus PGRI Cibinong
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3DAFTAR ISIPENYUSUN................................................................................................................................................2DAFTAR ISI................................................................................................................................................3GLOSARIUM..............................................................................................................................................4PETA KONSEP..........................................................................................................................................5PENDAHULUAN......................................................................................................................................6A. Identitas Modul...........................................................................................................6B. Kompetensi Dasar.......................................................................................................6C. Deskripsi Singkat Materi............................................................................................6D. Petunjuk Penggunaan Modul......................................................................................7E. Materi Pembelajaran...................................................................................................7KEGIATAN PEMBELAJARAN 1..........................................................................................................8ELASTISITAS BAHAN............................................................................................................................8A.Tujuan Pembelajaran..................................................................................................8B.Uraian Materi..............................................................................................................8C.Rangkuman...............................................................................................................12D.Penugasan Mandiri...................................................................................................13E.Latihan Soal..............................................................................................................13F.Penilaian Diri............................................................................................................17KEGIATAN PEMBELAJARAN 2........................................................................................................18PEGAS........................................................................................................................................................18A.Tujuan Pembelajaran................................................................................................18B.Uraian Materi............................................................................................................18C.Rangkuman...............................................................................................................23D.Penugasan Mandiri...................................................................................................24E.Latihan Soal..............................................................................................................24F.Penilaian Diri............................................................................................................28EVALUASI.................................................................................................................................................29DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................................33
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4GLOSARIUMElastis:Dapat berubah ukuran dan dapat kembali ke bentuk semulaPlastis:Dapat berubah ukuran tetapi tidak dapat akembali ke ukuran semulaElastisitas:Kemampuan berubah ukuran ketika mendapat gaya dan segera kembali ke ukuran semula ketika gaya yang diberikan dihilangkanStress:Perbandingan gaya dengan luas bidang yang terkena gayaStrain:Perbandingan pertambahan panjang dengan panjang semulaModulus Young:adalah ukuran kekakuan suatu bahan elastis yang merupakan ciri dari suatu bahanEnergi Potensial Pegas:Energi yang dimiliki oleh benda-benda elastis.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN5PETA KONSEP
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN6PENDAHULUANA. Identitas ModulMata Pelajaran: FisikaKelas: XIAlokasi Waktu: 2x 45 MenitJudul Modul: Elastisitas BahanB. Kompetensi Dasar3. 2Menganalisis sifat elastisitas bahan dalam kehidupan sehari hari4.2Melakukan percobaan tentang sifat elastisitas suatu bahan berikut presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannyaC. Deskripsi Singkat MateriCoba kalian amati benda benda disekitar kita, adakah benda itu sesuai dengan judul modul ini? Benda yang akan kitabahas adalah benda benda yang memiliki sifat unik, yaitu: “kembali ke bentuk semula” jika ditekan atau ditarik.Pernahkah anda mengamati benda atau kejadian seperti pada gambar ?https://eandroidfisika.wordpress.com/hukum-hooke
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN7Benda-bendadiatas adalah contoh benda dengan kekenyalan tertentu, sehingga dapat digunakan untuk beberapa alat seperti gambar. Dapatkah anda menyebutkan bagian mana yang memiliki sifat kenyal sehingga alat tersebut dapat berfungsi sesuai kegunaanya. Sifat benda seperti itu dalam fisika disebut elastisitas.Contoh lain : karetdigantung pada sebuah statif, kemudian kawat digantungi beban yang selalu ditambah. Diilustrasikan bahwa dengan ditambahnya beban, panjang karetjuga bertambah.Pada awalnya pertambahan panjang karet sebanding dengan pertambahan beban sehingga grafik memperlihatkan garis lurus, pada bagian tersebut dikenal dengan nama daerah elastis. Setelah beban ditambah sampai 4 buah, ternyata grafik mulai tidak lurus, artinya karetsudah melewati batas elastis, pertambahan panjangnya menjadi tidak sebanding lagi dengan pertambahan bebannya, daerah ini disebut daerah plastis.Ketika beban ditambah sampai dengan lima buah, ternyata karet menajdi putus, titik pada grafik dimana kawat menjadi putus disebut titik patah.D. Petunjuk Penggunaan ModulAgar lebih memahami modul ini sebaiknya : 1.Mau melakukan sesuatu untuk mencari dan mengamati benda/bahan sesuai yang disarankan pada modul2.Membaca dengan baik materi yang disajikan 3.Memahami dengan baik tiap contoh soal 4.Mengerjakan soal Latihan5.Melihat kunci jawaban 6.Evaluasi diri7.Mengerjakan Latihan mandiri8.Jika sudah yakin telah menguasai silakan dilanjutkan pada sesi modul berikutnya.E. Materi PembelajaranModul ini terbagi menjadi 2kegiatan pembelajaran dan di dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.Pertama :Elastisitas BahanKedua : Pegas
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN8KEGIATAN PEMBELAJARAN 1ELASTISITAS BAHANA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaran 1 ini, peserta didikdiharapkan dapat:1.menjelaskaan dengan kata-kata sendiri tentang karakteristik benda elastis;2.menjelaskan dengan kata-kata sendiri perbedaan stressdan strain; dan3.menjelaskan dengan kata-kata sendiri tentang Modulus Young.B.Uraian Materi1.Apa Elastistas itu ?Kekenyalan dalam fisika diistilahkan denganElastisitas adalah suatu sifat bahan yang dapat berubah baik dalam ukuran maupun bentuksetelah mendapat gaya luar, tetapi benda itu akan kembali ke ukurandan bentuksemula setelah gaya luar itu ditiadakan.Dalam fisika, fenomena elastisitas ini perlu dinyatakan dalam suatu angka agar dapat diketahui potensinya dan dapat dimanfaatkan secara maksimal untuk berbagai keperluan alat maupun teknologi.Bagaiman penjelasan fisikanya? Elastisitas kekenyalan suatu bahan dapat dipahami melalui struktur mikronya, yaitu berkaitan dengan molekul-molekul penyusun bahan itu. Kebanyakan bahan tersusun atas atom-atom atau molekul-molekul yang rapi menurut pola-pola yang tetap yang disebut struktur kekisidari bahan itu. Atom-atom atau molekul-molekul tersebut menempel kukuh diposisinya masing-masing pada pola-pola tertentu karena dijaga oleh gaya antarmolekul. Jadi, elastisitas bahan merupakan akibat adanya gaya-gaya antarmolekul yang merakit bahan tersebut.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN9Gambar1. karet ditarik disela-sela dua jari tanganSiapkan sebuah karet dan lakukan seperti gambarRasakan apa yang terjadi kemudian jelaskan menurut kalimat sendiri, apa yang anda rasakan Ketika :-Posisi karet tepat Ketika membentuk posisi seperti gambar.-Jauhkan jarak kedua jari ke kanan-kiri dengan tetap mempertahankan posisi karet ditempat yang sama, apa yang anda rasakan? (semakin berat/sakit atau sama saja tidak semakin berat/semakin sakit?) -Tuliskan alasan apa yang anda rasakan dengan kalimat anda sendiri.Kesimpulan : karet akan kembali ke ukuran dan bentuk semula, setelah kedua jari anda lepaskan peristiwa ini disebut elastisitas bahan.2.Stress, Strain dan Modulus YoungSilakan lakukan percobaan sederhana untuk mengawalimateri, sediakan barang barangsederhana yang dibutuhkan seperti dibawahini-Karet Gelang paling sedikit 2 buah-Plastik kresek ukuran bebasKaret GelangPlastik Kresek
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN10Lakukan hal sebagai berikut :-Ikat karet gelang pada kayu/paku yang tertancap, buat tanda pada titik awal karet gelang. Kemudian tarik karet gelang sampai anda temukan titik terjauh (anda rasakan karet akan putus) beri tanda di tempat itu.-Ganti karet gelang dengan plastik kresek lakukan percobaan hal yang sama, beri tanda di titik awal sebelum ditarik dan setelah ditarikDari kedua bahan mana yang memiliki perubahan jarak titik terbesar? Buat kasimpulan dengan kalimat anda dari percobaan itu.Dari percobaan sederhana diatas, ada barang yang mudah berubah bentuk tetapi masih bisa segera kembali ke bentuk semula, ada barang yang dalam keadaan normal bila bentuknya berubah maka tidak akan dapat kembali ke bentuk semula.a.Tegangan (Stress)Tegangan menyatakan perbandingan antara gaya dengan luasan yang mendapat gaya, bila dinyatakan dalam persamaan ditulis sebagai :Dengan :σ = tegangan (N/m2)F = Gaya (Newton) danA = Luas bidang yang dikenai gaya (m2)Menurut persamaan tersebut, nilai tegangan akan semakin besar apabila :1.Gaya besar2.Luasan kecil3.Gaya besar dan luasan kecil.b.Regangan (Strain)Sebuah tabung yang panjang semula Lo ditarik oleh gaya F sehingga panjangnya bertambah menjadi Lo+ ∆L. Pada perubahan tersebut tabung mengalami regangan, yaitubesaran yang menyatakan perbandingan antara perubahan panjang terhadap panjang semula, untuk menghitung regangan dapat dihitung dengan rumus :
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN11𝑒=𝛥𝐿𝐿𝑜Dengan :∆L : pertambahan panjang (m)Lo: panjang semula (m)e : regangan (tanpa satuan)Menurut persamaan tersebut straintidak bersatuan, karena merupakan perbandingan antara dua besaran pokok yang sama, strain merupakan ukuran pertambahan panjang benda ketika diberi gaya, jika nilai strain besar, artinya benda itu mudah bertambah panjangnya, misalkan karet memiliki nilai strain lebih besar dari pada pegas pada mobil, karena karet ketika diberi gaya kecil saja akan mengalami pertambahan panjang yang besar.c.Modulus Elastisistisatau Modulus YoungDua besaran yang telah kita bahas diatas, yaitu tegangan dan regangan sebenarnya terjadi secara bersamaan, yaitu ketika benda mendapat gaya dalam arah sejajar dengan panjang benda maka gaya persatuan luasnya menghasilkan tegangan, dengan tegangan ini benda akan bertambah panjang sehingga jika pertambahan panjangnya dibandingkan dengan panjang semula maka diperoleh nilai regangan . Perbandingan antara besaran tegangan dan besaran regangan dinyatakan sebagai modulus elastisitas, yaitu angka yang menunjukkan ketahanan bahan untuk mengalami deformasi (perubahan), makin besar nilai modulus elastisitas benda, makin sulit benda tersebut mengalami perubahan. Secara perhitungan, untuk menentukan modulus elastisitas atau kadang disebut juga modulus Young, digunakan persamaan berikut :dengan :σ =tegangan (N/m2)e = reganganY = modulus elastisitas (N/m2 = Pascal)
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN12Atau persamaan lainY = !#$!%#∆$∆L : pertambahan panjang (m)Lo: panjang semula (m)F = Gaya (Newton) danA = Luas bidang yang dikenai gaya (m2)Berikut tabelnilai modulus elastisitas beberapa bahan untuk memberi gambaran tentang kualitas bahan dalam hubungannya dengan deformasi (perubahan bentuk, dimensi maupun posisi):BahanModulus Young (Pa)Aluminium7 x 1010Baja20 x 1010Besi21 x 1010Karet0,05 x 1010Kuningan9 x 1010Nikel21 x 1010Tembaga11 x 1010Timah1,6 x 1010Beton2,3 x 1010Kaca5,5 x 1010Wolfram41 x 1010Tabel1.modulus elastisitas bahanDari table nampak bahwa nilai terkecil darimodulus elastisitas (modulus Young) adalah karet, yang artinya karet adalah bahan paling mudah mengalami perubahan bentukdiantara bahan-bahan yang dituliskan pada table.C.Rangkuman1.Benda elastis adalah benda yang dapat kembali ke ukuran semula ketika gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan.2.Benda plastis adalah benda yang tidak dapat kembali ke bentuk semula ketika gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan.3.Stres adalah perbandingan gaya yang bekerja pada benda dengan luasan pada benda yang mendapat gaya4.Strain adalah perbandingan anatara pertamabahan panjang benda dengan panjang awal.5.Modulus elastisitas atau disebut juga modulus Young adalah perbandingan antara stres dan strain
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN136.Konstanta pegas ditentukan oleh jenis bahannya yang ditunjukkan dengan nilai modulus Young, luas penampang pegas, dan panjang awal pegasD.Penugasan MandiriUntuk menguji pemahan anda silakan dituliskan jawaban daripertanyaan-pertanyaan dibawah ini:1.Mengapa balon terbuat dari karet bukan dari plastik ?2.Mengapa pegas jika ditarik berlebihan menjadi tidak bisa kembali ke ukuran semula ?3.Sebutkan faktor yang mempengaruhi besarnya stress pada benda !4.Jelaskan karakteristik benda yang memiliki nilai strain kecil !5.Sebuah benda yang memiliki modulus young besar, apa informasi yang dapat anda sampaikan karakterristik benda itu?E.Latihan Soal1.Daftar benda-benda :1.Benang jahit2.Stereoform3.Kasur4.Kertas koranyang termasuk benda elastis adalah ....A.1,2,3B.1,3C.2,3D.1,4E.2,42.Tegangan yang terjadi karena gaya bekerja pada sebuah batang adalah 2 x 106N/m2. Jika panjang batang adalah 4 m dan modulus elastisnya adalah 2,5 x 108N/m2, pertambahan panjang batang adalah .... (cm)A.0,8B.1,6C.3,2D.5,0E.6,43.Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r dijepit dengan kuat di salah satu ujungnya. Ketika ujung kawat lainnya ditarik dengan gaya F, panjang kawat bertambah sebesar x, kawat lain dari bahan yang sama dan jari-jari sama, dengan panjangnya 3L ditarik dengan gaya yang sama, akan mengalami pertambahan panjang sebesar ...
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN14A.1,5 xB.2 xC.3 xD.6 xE.12 x4.Perhatikan kurva tegangan-regangan seutas kawat pada gambar. Besar modulus elastisitas atau Modulus Young(dalam Pa) untuk kawat tersebut adalah....A.4 x 1011Nm-2B.6 x 1011Nm-2C.8 x 1011Nm-2D.16,7 x 1011Nm-2E.144 x 1011Nm-2
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN15Solusi Pembahasan Latihan Pembelajaran 11.B2.B 3.CYang termasuk benda elastis : 1. Benang Jahit 3. Kasur Diket : σ = 2 x 106N/m2Y = 2,5 x 108N/m2LO = 4 mDit :Δ L = ?Jawab :𝑌=σ𝑒𝑒=σ𝑌∆𝐿𝐿'=𝜎𝑌∆𝐿=𝜎𝑌𝐿(∆𝐿=2𝑋10)2,5𝑋10*𝑋4𝑚Δ L = 1,6 X 10-2m = 1,6 cm𝑒=ΔL!!Diket LO1 = LLO2= 3 LF1= F2= FΔ L1= xDit :Δ L2= ?Jawab :-.".#"=∆$$$%$Δ L2= ∆$$$%$𝐿'/Δ L2= #$3𝐿Δ L2= 3 xDit :kp= ?Jawab :Lo Pindah ruas10 pangkat coretmeter menjadi cmPerkalian SILANGΔL2 ditanyakan Diletakkan diatas
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN164.B Diket : σ = 24 x 107N/m2e = 4 x 10-4LO = 4 mDit :Y = ?Jawab :𝑌=σ𝑒𝑒=σ𝑌e = /0#1'&0#1''(e = 6 x 1011Nm-2AMATI GAMBAR Tentukan nilai yang tercantum
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN17F.Penilaian DiriSilakan diberi tanda cek list (⩗) pada kolom dengan JUJUR dengan kemampuan andaNOPERNYATAANYATIDAK1Saya mampu menjelaskan perbedaan benda elastis dan benda plastis2Saya mampu menentukan ukuran elastisitas bahan3Saya mampu membandingkan daya elastisitas beberapa bahan4Saya mampu membedakan pengertian stressdan strain5Saya dapat menentukan nilai modulus elastisitas atau modulus young•Apabila anda memilih pernyataan jawaban Ya lebih banyak , berarti telah memahami semua materi dan anda dapat melanjutkan ke pertemuan ke 2•Jika anda memilih pernyataan dengan jawaban Tidak, berarti anda harus membaca ulang dan mengikuti petunjuk dan Langkah Langkah pembelajaran lebih sabar dan teliti.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN18KEGIATAN PEMBELAJARAN 2PEGASA.Tujuan PembelajaranSetelah kegiatan pembelajaranini, peserta didikdiharapkan dapat:1.menjelaskan karakteristik benda elastis sesuai dengan hukum Hooke;2.menganalisis susunan pegas; dan3.menganalisis energi potensial yang timbul pada pegas.B.Uraian MateriPada daerah elastis suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu. Perhatikan gambar sebuah percobaan pada satu buah pegas mula-mula panjangnya 30 cm, pada percobaan pertama diujung pegas diberi satu buahbeban kuningan dengan berat 30 N pegas bertambah panjangnya sebesar 5 cm. Percobaan berikutnya ujung pegas yang sama diberi dua buahkuningan maka beratbeban yang ditanggung oleh pegas adalah 2 x 30 N.Setelah diukurPanjang pegas menjadi 40 cm atau bertambah sebesar 2x5cm dari percobaan pertama. Kemudian hasil percobaan itu dituliskan dalam grafik seperti dibawah ini.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN19Perbandingan antara beban dan perubahan panjang pegas dituliskan pada table berikutBeban30 N60 NPerubahan Panjang5 cm10 cmTabel dihubungan antara beban atau gaya yang meregangkan pegas dan pertambahan panjang sebuah pegas.1.Hukum HookeHukum Hooke menyatakan bahwa pada daerah elastis suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu. Selanjutnya dapat ditulisF ~ ∆xatau ditulis F = k ∆x. Untuk membuktikan hukum hooke,amati data hasil percobaan antarabesarnya gaya F danperubahan panjang ∆x kemudian gambarlah grafik danbuatkesimpulan dari grafik itu.Data percobaan yang diperoleh dituliskan dalam tabel seperti dibawah ini.Percobaan(P)ke-1Besar BebanPerubahan PanjangP.120 N12 cmP.230 N14 cmP.340 N15 cmP.450 N16 cmP.560 N17cmP.670N18 cmP.775 N19 cmP.880 N20 cmBuatlah titik -titik yang menunjukkan koordinat dari data percobaan diatas.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN20Setelah anda menentukan titik-titik dari data pada table percobaan itu, buatlah garis yang menghubungkan antara titik.Apa yang anda lihat?Garis hubung antara Hubungan antara gaya yang meregangkan pegas dan pertambaahan panjangnya pada daerah elastis pertama kali diselidiki oleh Robert Hooke(1635-1703). hasil penyelidikannya dinyatakan dalam sebuah hukum yang dikenal dengan hukum Hooke, yang menyatakan bahwa pada daerah elastis suatu benda, besarnya pertambahan panjang sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu. Selanjutnya dapat ditulis.F ~ ∆latau dapat ditulisdengan :F = gaya∆l = pertambahan panjangk = konstanta pegaspersamaan tersebut menunjukkan bahwa perubahan panjang benda sebanding dengan gaya yang diberikan, yang nilainya dinyatakan dengan konstanta pegas (k).Sesuai hukum Newton III, maka gaya beban pada bahan kenyal akan mendapat reaksi berupa gaya F yang besarnya sama tetapi arhanya berlawanan.F(x) = -k. ∆x(ada tanda NEGATIF)2.Susunan PegasPerhatikan dua gambar susunan sebuah pegasF (N)908070605040302012141516171819∆X (cm)Buat TITIK Kemudian hubungkandengan GARIS.BuatKesimpulan Dengan Bahasa AndaPegas disusun SERIPegas disusun PARALELMenurut pemikiran anda jika dua pegas itu ditarik dari Kedua UJUNGnya, mana yang lebih berat?
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN21-Ambil tiga karet gelang yang satu disusun seri seperti pada gambar dan satu lagi disusun paralel seperti pada gambar, kemudian tariknya dengan tangan bandingkan yang anda rasakan. “Mana yang lebih berat?”-Mengapa ?Untuk menjawab itu mari kita pelajari karakteristik pegas yang disusun Seri dan pegas yang disusun Paralel.a.Pegas disusun SERIPegas disusun seri artinya disusun secara deret seperti gambar Pegas satu memiliki konstanta k1, pegas kedua memiliki konstanta k2, dan pegas ketiga memiliki konstanta k3, jika ketiganya disusun seri, maka secara keseluruhan memiliki konstanta gabungan yang sebut saja konstanta seri dengan simbol ks.Ketika pegas yang diseri salah satu ujungnya ditarik seperti gambar, maka masing-masing pegas akan bertambah Panjang besar pertambahan panjang akhir dari susunan pegas tersebut adalah jumlah pertambahan panjang ketiga pegas tersebut.∆X= ∆X1+ ∆X2 + ∆X3Dimana :sedangkanPersamaan∆x = ∆x1 + ∆x2 + ∆x3diubah menjadi :Karena F adalah gaya yang bekerja pada semua pegas yang besarnya sama, maka :b.Pegas disusun PARALELPegas satu memiliki konstanta k1, pegas kedua memiliki konstanta k2, dan pegas ketiga memiliki konstanta k3, jika ketiganya disusun paralel, maka ketika ditarik dengan gaya F ketiga pegas akan mengalami pertambahan panjang sama besar. Gaya F terdistribusi pada ketiga pegas dengan besar masing masing F1, F2, dan F3.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN22DimanaF = F1+ F2 + F3,denganF1= k1. ∆xF2= k2. ∆xF3= k3. ∆xsedangkanF = k . ∆xsehingga F = F1+ F2+ F3, menjadikp. ∆x = k1. ∆x + k2. ∆x + k3. ∆x ,karena nilai ∆x adalah sama maka :Persamaan tersebut menunjukkan hubungan nilai konstanta susunan pegas parelal (kp) dengan konstantamasing-masing pegas (k1, k2, dan k3). Dengan penjumlahan seperti itu, nilai kpakan lebih besar dari pada masing-masing nilai k penyusunnya. Yang artinya bahwa pegas yang disusun paralel akan menjadi sistem pegas yang lebih sukardiubah bentuk dan ukurannya.c.Energi Potensial PegasSebuah pegas yang ditarik akan cenderung kembali ke keadaan semula apabila tarikannya dilepas. Kecenderungan ini menjadikan pegas memiliki energi ketika ditarik. Energi yang dimiliki pegas ketika pegas ditarik atau ditekan dikenal dengan besaran energi potensial pegas.Bagaimana menghitung energi potensial pegas ini ?Energi tidak dapat dihitung secara langsung, energi dapat dihitung berdasarkan usaha yang dapat dilakukan, sebagaimana halnya energi potensial pegas tidak dapat dihitung langsung. Menurut pengertian usaha, bahwa usaha sebanding dengan perubahan energi yang terjadi untuk melakukan usaha itu sendiri (w = ∆E).Usaha yang dilakukan sebuah gaya dapat diilustrasikan dengan luasan daerah dibawah grafik F -∆x seperti ditunjukkan gambar berikut :Grafik F-∆x pada pegas yang ditarik adalah sebagai berikut :Berdasarkan perhitungan luas grafik, usaha yang dilakukan gaya F adalah w = F . ∆x
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN23Dimana bentuk daerah dibawah grafik adalah berupa segitiga, sehingga usaha yang dilakukan gaya F pada pegas besarnya sama dengan luas daerah segitiga tersebut.W = ½ F.∆x,F adalah gaya yang dikerjakan pada pegas, besarnya adalah F = k.∆x,maka persamaan w = ½ F.∆x dapat diubah menjadi :w = ½ k.∆x . ∆x, atauw = ½ k (∆x)2,karena w = ∆Ep, maka ∆Ep = ½ k(∆x2)Jika energi awal dianggap nol,maka : Ep = ½ k.x2Persamaan tersebut menunjukkan bahwa energi potensial pegas (Ep) dipengaruhi oleh perubahan panjang dari pegas itu sendiri, jika perubahan pegas (∆x) diperbesar, maka pegas akan memiliki energi yang makin besar. Sebagai contoh sebuah ketapel yang ketika digunakan, karetnya ditarik makin panjang maka ketapel tersebut akan melontarkan batu semakin jauh.Beberapa pegas yang digabung menyebabkan nilai konstantanya berubah, sehingga energi potensialnya juga akan berubah. Jika beberapa pegas diseri, maka besar energi potensialnya akan berkurang dan jika beberapa pegas diparalel, maka energi potensialnya dapat bertambah.C.Rangkuman1.Pegasyang disusun secara seriakan menghasilkan sistem pegas yang memiliki nilai konstanta lebih kecil2.Pegasyang disusun secara paralelakan menghasilkan sistem pegas yang memiliki nilai konstanta lebih besar3.Energi potensial pegas adalah energi yang dimiliki oleh pegas atau benda-benda elastis lain ketika panjangnya diubah4.Energi potensial pegas besarnya dipengaruhi oleh nilai konstanta pegas dan perubahan ukuran yang pegas.5.Energi potensial pegas muncul ketika ukuran pegas diubah (ditarik atau dimampatkan)
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN24D.Penugasan Mandiri 1.Sebuah karet pada awalnya memiliki konstanta k, jika kemudian karet tersebut dipotong menjadi dua,maka berapakah konstanta masing-masing pegas ?2.Sebuah karet semula memiliki konstanta pegas k, karet kemudian dipotong menjadi dua bagianyang sama panjang. Berapakah kostanta gabungan kedua potongan karet itu jika :1.Kedua potongan kemudian di-Seri kan2.Kedua potongan kemudian di-Paralel kan3.Mula-mula pegas ditarik dengan suatu gaya sehingga mengalami pertambahan panjang sebesar p, jika kemudian tarikan pegas diperpanjang sejauh 2p, Tetukan energi potensial pegasnya sekarang.E.Latihan Soal1.Dua pegas disusun seri dengan konstanta pegas yang sama, yaitu 100 N/m. Jika ujung bebas pegas ditekan dengan gaya 10 N, maka pegas akan tertekansebesar ...A.10 cmB.20 cmC.40 cmD.50 cmE.100 cm2.Dua pegas identik dengan konstanta gaya 400 N/m. Kedua pegas tersebut diparalel. Tentukan besar gaya yang dibutuhkan untuk menarik pegas sehingga bertambah panjang 5 cmA.20 NB.40 NC.80 ND.120 NE.160 N3.Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta k disusun secara paralel konstanta gaya susunan pegas tersebut adalah ...A.¼ kB.½ kC.kD.2 kE.4 k
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN254.Sebuah pegas dengan konstanta 400 N/m, ditarik sejauh 10 cm, besar energi yang tersimpan pada pegas tersebut adalah ...A.0,2JouleB.2 JouleC.4 JouleD.40 JouleE.80 Joule5.Sebuahbalok bermassa 2 kg meluncur pada bidang datar yang licin dengan kecepatan 20 m/s. Balok kemudian menumbuk ujung pegas yang memiliki konstanta pegas 5000 N/m. seperti pada gambar berikut :Berapa jauh pegas akan tertekan ?A.0,50 mB.0,45 mC.0,40 mD.0,35 mE.0,20 mLatihan Pembelajaran 21.BDiket : k1= k2= 100 N/mF = 10 NDit :Δ x = ?Jawab :𝑘2=𝐹𝛥𝑥𝛥𝑥=𝐹𝑘2𝛥𝑥=1050𝛥𝑥=0,2𝑚=20𝑐𝑚1/ks= 1/k1+ 1/k2= 1/100 + 1/100= 2/100 N/mks = 100/2 N/m= 50 N/m
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN262.B 3.E4.B Diket : k1= k2= 400 N/mΔ x = 5 cmDit :F = ?Jawab :𝑘2=𝐹𝛥𝑥F = kp . Δ x= 800 N x 5 x 10-2m= 40 Nkp= k1+k2= 400 + 400= 800 N/mΔ x = 5 cmΔ x = 5 x 10-2mDiket : k1= k2= k3= k4 = kDit :kp= ?Jawab :kp = k1+ k2 + k3 +k4= k + k + k + k= 4 kDiket : k = 400 N/mΔ x = 10 cmDit : W = ?Jawab :W =½ k. Δ x2= ½ 400 N/m. 10-2 m2= 2 Joule Ingat !1 cm = 10-2m10 cm = 10 x 10-2m10 cm2= 100 x 10-4m2
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN275.CDiket : m = 2 Kgv = 20 m/sk = 5000 N/mDit :Δ x = ? Jawab :Ek = W½ m v2 = ½ k Δ x 2m v2= k Δ x 2Δ x = 734"5Δ x = 7/#/'"6'''Δ x = 7/#0''⬚6'''Δ x = 70/6Δ x = 2/5 Δ x = 0,4 m = 40 cmΔ x = !!"#Ek = ½ m v2W = ½ k Δ x2
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN28F.Penilaian DiriIsilah pertanyaan pada tabel di bawah ini sesuai dengan yang kalian ketahui, berilah penilaian secara jujur, objektif, dan penuh tanggung jawab dengan memberi tanda pada kolom Jawaban.NOPERNYATAANYATIDAK1Saya mampu menjelaskan perbedaan susunan seri dan susunan paralel pada pegas2Saya dapat menghitung nilai konstanta beberapa pegas yang diseri3Saya mampu menghitung nilai konstanta beberapa pegas yang di parallel4Saya mampu menghitung nilai konstanta gabungan beberapa pegas yang disusun seri dan parallel5Saya dapat menjelaskan kaoan energi potensial pegas munculJikaanda memilih pernyataan jawaban Ya lebih banyak , berarti telah memahami semua materi dan anda dapat melanjutkan ke modul berikutnya. Jika anda memilih pernyataan dengan jawaban Tidak, berarti anda harus membaca ulang dan mengikuti petunjuk dan Langkah Langkah pembelajaran lebih sabar dan teliti.
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN29EVALUASIPilihlah satu jawabanyang dianggap benar.1.Jika batas elastisitas benda terlampaui maka benda ....2.Grafik berikut menunjukkan hubungan antara gaya dan pertambahan panjang suatu pegas.Jika pegas ditarik dengan gaya 12 N, pertambahan panjangnya adalah ....A.2 cmB.3 cmC.4 cmD.5 cmE.6 cm3.Sebuah pegas jika diberi beban 20 gram panjangnya 14 cm. jika diberi beban 30 gram panjangnya menjadi 16 cm. panjang pegas tersebut jika diberi beban 45 gram adalah ....4.Dua buah pegas identik masing-masing memiliki konstanta pegas 400 N/m, perbandingan energi kinetik antara sebuah pegas dan susunan dua pegas paralel ketika sama-sama ditarik 10 cm adalah ....A.2 : 1A.Mulai bersifat elastisB.PatahC.Bersifat elastisD.Bersifat plastisE.Masih bersifat elastisA.17 cmB.18 cmC.19 cmD.20 cmE.23 cm
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN30B.1 : 2C.1 : 1D.1 : 4E.4 : 15.Tiga buah pegas disusun seperti gambar dibawah. Harga k1= 200 N/m , k2= 400 N/m, dan k3= 200 N/m. Setelah diberi beban B maka panjang susunan pegas bertambah 5 cm. Massa beban B adalah .... (g = 10 m/s2)A.0,85 kgB.0,75 kgC.0,67 kgD.0,63kgE.0,57 kg6.Dua pegas masing-masing memiliki konstanta 200 N/m dan 600 N/m. disusun seri dan diberi beban 30 N. Pertambahan panjang susunan pegas tersebut adalah ...A.2 cm B.4 cm C.8 cm D.16 cm E.20 cm 7.Perbandingan energi potensial pegas ketika dua buah pegas disusun seri dengan disusun paralel adalah ....A.1 : 1 B.1 : 2 C.2 : 1 D.4 : 1
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN31E.1 :4 8.Sebuah pegas semula panjangnya 17 cm. pegas kemudian ditarik dengan gaya 800 N, sehingga panjangnya menjadi 22 cm. energi potensial pegas pada saat itu adalah ....A.40 joule B.20 joule C.10 joule D.4 joule E.2 joule 9.Panjang sebuah pegas yang tergantung tanpa beban adalah 20 cm. kemudian ujung bawah pegas digantungi beban 100 gram sehingga panjang pegas menjadi 25 cm. jika beban tersebut ditarik ke bawah 5 cm dan percepatan gravitasi 10 m/s2, energi potensial pegas adalah .... J.A.0,025 B.0,05C.0,1D.0,25 E.0,510.Perhatikan gambarGrafik hubungan gaya (F) terhadap pertambahan panjang (Dx) dari dua pegas A dan pegas B seperti pada gambar di atas, maka ........A.kA= kB< kCB.kA< kB= kCC.3 kA= 2 kB< kCD.6 kA= 3 kB= kCE.kA< 3 kB= 2 kCF (kg.m.s-1)∆X(cm)ABC5152445
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN32KUNCI JAWABAN EVALUASI1.D2.B3.C4.B5.B6.E7.D8.B9.A10.D
Modul Fisika Kelas XI KD 3.2.@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN33DAFTAR PUSTAKAFarchani Rosyid, Muhammad, dkk, 2020, Kajian Konsep Fisiska, PT Tiga SerangkaiFoster, Bob, Akselerasi Fisika, 2014, Duta, Jakarta http://forum.rajamobil.comWilujeng,Insih dkk, 2013, Fisika Buku Siswa, Bumi Aksara, Jakarta