PEGAS

St. Rahmawati,Masfufa,Risman *),Nurlaela

Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar

Abstrak. Telah dilakukan eksperimen yang berjudul gaya pegas. Eksperimen ini bertujuan mempelajari hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas,dan menentukan besar konstanta elastisitas sistem pegas. Eksperimen ini dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan berupa beban + penggantung, stopwatch, Neraca ohauss 311 gram,pegas,statif+klem,dan mistar 100 cm. Prosedur kerja kegiatan 1 adalah mengetahui hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas dengan di ubahnya massa yang digantungkan, untuk kegiatan 2 yaitu menentukan konstanta pegas dari sistem pegas baik yang disusun secara seri maupun paralel dengan mengubah massa beban yang digantungkan. Kesimpulan dari eksperimen ini adalah factor yang mempengaruhi gaya pegas ialah berbanding lurus dengan massa dan pertambahan panjang. Adapaun untuk periode, sebanding dengan massa, berbanding terbalik dengan konstata dan tidak dipengaruhi oleh pertambahan panjang.Kata Kunci : Pegas, Konstanta,panjang, dan hukum hooke

RUMUSAN MASALAH1. Bagaimana hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang?2. Bagaimana menentukan konstanta elastisitas pegas pada rangkaian seri dan

paralel?

TUJUAN1. Mahasiswa mampu mengetahui hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan

panjang2. Mahasiswa mampu menentukan konstanta pegas pada rangkaian seri dan paralel

TEORI DASAR

Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja. Pegas juga ditemukan di sistem suspensi mobil. Pada Mobil Pegas memiliki fungsi menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkerem ban terhadap permukaan jalan.

Penggunaan pegas dalam dunia keteknikan sangat luas,misalkan pada teknik mesin, teknik elektro, alat-alat transformasi,dan lain-lain.Dalam banyak hal, tidak terdapat alternative lain yang dapat digunakan, Kecuali menggunakan pegas dalam kontruksi dunia keteknikan. harus dapat berfungsi dengan baik, terutama dari segi persyaratan,keamanan dan kenyamanan.

Adapun fungsi pegas adalah memberikan gaya,melunakan tumbukan dengan memanfaatkan sifat elastisitas bahannya, menyerap dan menyimpan energi dalam waktu yang singkat dan mengeluarkanya kembali dalam jangka waktu yang lebih panjang, serta mengurangi getaran.

Cara kerja pegas adalah kemampuan menerima kerja lewat perubahan bentuk elastic ketika mengendur, kemudian menyerahkan kerja kembali kedalam bentuk semula, hal ini di sebut cara kerja pegas.

Pada pegas, gaya F (N) dalam daerah elastic besarnya sama dengan perkalian antara perpindahan titik daya tangkap gaya F (mm) dikalikan dengan konstanta K atau K merupakan fungsi di f dikalikan dengan konstanta k . Dalam hal ini dapat dilihat pada diagram pegas,Dimana pada sumbu mendatar diukur perpindahan f (mm) dan pada sumbu vertical gaya F (N).Luas yang terletak antara garis a dan sumbu mendatar merupakan kerja yang terhimpun dalam pegas yang ditegangkan,

Ketika pegas mengendur, bukan garis penuh A yang dilalui,melainkan jenis lengkungan yang putus-putus. Selisih kerja diubah menjadi kalor sebagai akibat dari gesekan bahan pegas,hal ini di sebut histerisis.

Tinjau sebuah pegas tergantung vertikal yang digantungi beban massa pada ujung bagian bawah seperti pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1. Pengaruh gaya pada pegas

Posisi pegas sebelum ditarik atau ditekan oleh beban massa berada pada titik kesetimbangan. Apabila pegas ditarik ke bawah dengan simpangan sebesar x kemudian dilepaskan, maka pegas akan bergerak naik – turun di sekitar titik kesetimbangannya secara berulang (periodik) selama simpangan tidak terlalu besar. Dengan kata lain, pegas melakukan getaran. Getaran ini disebut gerak harmonis sederhana. Pegas dapat melakukan gerak harmonik sederhana karena adanya gaya pegas yang berfungsi sebagai gaya pemulih yang selalu melawan arah simpangan. Besarnya gaya pemulih ini dinyatakan sebagai hukum Hooke :

F = - kx ....................................[1.1]

Periode T adalah waktu yang diperlukan beban massa untuk melakukan satu kali getaran atau osilasi penuh yang dapat dinyatakan sebagai berikut.

x

x

Posisi kesetimban

gan

T = 2 π √ mk

.................................[1.2]

dengan :

T = Periode getaran (s)

m = Massa beban massa (kg)

k = Konstanta elastisitas pegas (N/m)

Susunan pegas terbagi dua, yaitu

1. Rangkaian Pegas Seri

Jika rangkaian seri makan konstanta pegas totalnya adalah

1Ks

= 1K 1

+ 1K 2

................................. (1.3)

jika ada n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya tinggal Ks=K/n

2. Rangkaian Pegas Pararel

Jika rangkaian pegas pararel maka total konstantanya sama dengan jumlah seluruh konstanta pegas yang disusun pararel

Ks = K1 + K2 + … + Kn ................................. (1.4)

METODE EKSPERIMENAlat dan bahan

a. Neraca Ohauss 311 gram (1 Buah)b. Pegas (2 Buah)c. Statif dan Klem (1 Buah)d. Penggantung (1 Buah)e. Beban (10 Buah)f. Mistar 100 cm (1 Buah)

IDENTIFIKASI VARIABEL

Kegiatan 1

1. Variabel Manipulasi : massa beban (gram)

2. Variabel Respon : panjang akhir pegas (cm)

3. Variabel Kontrol : panjang awal pegas (cm)

Kegiatan 2

1. Variabel Manipulasi : massa beban (gram)

2. Variabel Respon : panjang akhir pegas (cm)

3. Variabel Kontrol : panjang awal pegas (cm)

Definisi Operasional VariabelKegiatan 11. Massa beban adalah berat benda yang diukur dengan menggunakan neraca Ohauss

311 gram, dan memiliki satuan ukur (kg).2. Panjang akhir pegas adalah panjang pegas setelah ditambahkan beban yang diukur

dengan penggaris, dan memiliki satuan ukur (m).3. Panjang awal pegas adalah panjang pegas sebelum ditambahkan beban yang diukur

dengan penggaris, dan memiliki satuan ukur (m).

Kegiatan 21. Massa beban adalah berat benda yang diukur dengan menggunakan neraca Ohauss

311 gram, dan memiliki satuan ukur kg.2. Panjang akhir pegas adalah panjang pegas setelah ditambahkan beban yang diukur

dengan penggaris, dan memiliki satuan ukur m.3. Panjang awal pegas adalah panjang pegas sebelum ditambahkan beban yang diukur

dengan penggaris, dan memiliki satuan ukur m.

Prosedur KerjaKegiatan 1

Yang pertama kita lakukan adalah dengan menyiapkan alat dan bahan.Kemudian,menimbang massa beban satu persatu dengan menggunakan neraca ohauss 311 gram.Mulai dari beban yang mempunyai pengait,kemudian ditambah satu beban lagi dan dicatat hasil pengukurannya.Selanjutnya,ditambah lagi beban hingga seterusnya sampai beban ke sembilan.Setelah itu,kita mengaitkan beban yang menggunakan pengait pada pegas 1 dan diukur panjang pegas sebagai panjang mula-mula.Selanjutnya,menambahkan kembali satu beban pada pegas dan mengukur perubahan panjang pegas sebagai panjang akhir.Begitu seterusnya,dengan menambahkan beban satu persatu pada pegas dan mengukur pertambahan pegasnya.Hal demikian juga dilakukan pada pegas 2.

Kegiatan 2 Ada dua jenis rangkaian yang digunakan pada kegiatan ini yaitu seri dan paralel.Yang pertama pada rangkaian seri,dimana kita menyiapkan alat dan bahan seperti pada kegiatan pertama.Kemudian menyusun dua buah pegas menjadi rangkaian seri yakni mengaitkan dua pegas kebawah.Selanjutnya,menambahkan beban yang memiliki pengait kemudian mengukur panjangnya sebagai panjang mula-mula pegas.Kemudian,kembali menambah beban yang digunakan satu peratu seperti pada kegiatan pertama.Begitu serterusnya dilakukan sampai pada beban yang kedelapan.Kemudian mencatat hasilnya.Adapun untuk rangkaian paralel,sama seperti rangkaian seri,namun pegas disusun sejajar.Setelah itu,menggantungkan beban yang mempunyai pengait dan mengukur panjang pegas sebagai panjang awal.Selanjutnya menambahkan beban lagi dan mengukur panjang pegas,begitu seterusnya dilakukan sampai pada beban yang kedelapan.

HASIL EKSPRIMEN DAN ANALISIS DATAHasil pengamatanKegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Panjang awal pegas 1 = | 20,00 ± 0,05 | cm

Panjang awal pegas 2 = | 20,90 ± 0,05 | cm

Pegas 1

Tabel 1 hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Massa Beban (gram) Panjang Akhir (cm)

1. | 86,650± 0,01 | | 23,00± 0,05 |

2. | 95,960 ± 0,01 | | 23,20 ± 0,05 |

3. | 116,250± 0,01 | | 27,50 ± 0,05 |

4. | 136,610± 0,01 | | 30,90± 0,05 |

5. | 156,840 ± 0,01 | | 34,30 ± 0,05 |

6. | 176,820 ± 0,01 | | 37,30 ± 0,05 |

7. | 197,050 ± 0,01 | | 40,50 ± 0,05 |

8. |206,750 ± 0,01 | | 42,30 ± 0,05 |

9. | 217,520 ± 0,01 | | 44,00 ± 0,05 |

Pegas 2

Tabel 2 hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

No. Massa Beban (gram) Panjang Akhir (cm)1. | 86,650 ± 0,005 | | 23,60± 0,05 |2. | 95,961 ± 0,005 | | 25,10± 0,05 |3. | 116,250 ± 0,005 | | 28,40 ± 0,05 |4. | 136,610 ± 0,005 | | 31,70 ± 0,05 |5. | 156,840± 0,005 | | 34,90 ± 0,05 |6. | 176,820 ± 0,005 | | 38,10 ± 0,05 |7. | 197,050 ± 0,005 | | 41,60± 0,05 |8. | 206,750 ± 0,005 | | 43,10 ± 0,05 |9. | 217,520 ± 0,005 | | 44,70± 0,05 |

Kegiatan 2. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

Susunan Seri

Panjang awal pegas = | 45,90± 0,05 | cm

Tabel 3 hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

No. Massa Beban (gram) Panjang Akhir (cm)

1. | 86,650 ± 0,005 | | 52,00 ± 0,05 |

2. | 95,960± 0,005 | | 55,10 ± 0,05 |

3. | 116,250± 0,005| | 61,60 ± 0,05 |

4. | 136,610 ± 0,005 | | 68,30 ± 0,05 |

5. | 156,840 ± 0,005 | | 74,80 ± 0,05 |

6. | 176,820± 0,005 | | 81,40 ± 0,05 |

7. | 197,050 ± 0,005 | | 88,00 ± 0,05 |

8. | 206,750 ± 0,005 | | 91,30± 0,05 |

Susunan Paralel

Panjang awal pegas = | 27,00 ± 0,05 | cm

Tabel 4 hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas

No. Massa Beban (gram) Panjang Akhir (cm)

1. | 86, 650 ± 0,005 | | 19,60± 0,05 |

2. | 95,960 ± 0,005| | 19,30 ± 0,05 |

3. | 116,250 ± 0,005| | 17,65 ± 0,05 |

4. | 136,610 ± 0,005 | | 16,10 ± 0,05 |

5. | 156,840± 0,005 | | 14,30 ± 0,05 |

6. |176,820± 0,005| | 13,00 ± 0,05 |

7. | 197,050 ± 0,005| |11,10 ± 0,05 |

8. | 206,750 ± 0,005| | 10,40± 0,05 |

Analisis Data

Kegiatan 1

Pegas 1

F = m x g

F1=m1× g=0,08665 kg× 9.8 m /s2=0,849170 kgm / s2

F2=m2× g=0,09596 kg ×9.8 m /s2=0,940408 kgm / s2

F3=m3× g=0,11625 kg× 9.8 m/ s2=1,139250 kgm /s2

F4=m4× g=0,13661 kg× 9.8 m /s2=1,338778 kgm /s2

F5=m5× g=0,15684 kg× 9.8 m/ s2=1,537032kgm / s2

F6=m6 × g=0,17682kg ×9.8 m /s2=1,732836 kgm / s2

F7=m7× g=0,19705 kg×9.8 m / s2=1,931090 kgm / s2

F8=m8 × g=0,20675 kg×9.8 m / s2=2,026150 kgm /s2

F9=m9 × g=0,21752kg ×9.8 m /s2=2,131696 kgm /s2

Dengan cara yang sama, maka diperoleh

m (kg) ∆X=Xn-X0 (m) F (N)

1.|86,650 ± 0.005|×10−3 1.|3,0 ± 0,1|×10−21.0,849170

2.|95,960 ± 0.005|×10−3 2.|3,2 ± 0,1|×10−22.0,940408

3.|116,250± 0.005|×10−3 3.|7,5 ± 0,1|×10−23.1,139250

4.|136,610 ± 0.005|×10−3 4.|10,9 ± 0,1|×10−24.1,338778

5.|156,840 ± 0.005|×10−3 5.|14,3 ± 0,1|×10−25.1,537032

6.|176,820 ± 0.005|×10−3 6.|17,3 ± 0,1|×10−26.1,732836

7.|197,050 ± 0.005|×10−3 7.|20,5 ± 0,1|×10−27.1,931090

8.|206,750 ± 0.005|×10−3 8.|22,3 ± 0,1|×10−28.2,026150

9.|217,520 ± 0.005|×10−3 9.|24,0 ± 0,1|×10−29.2,131696

Grafik 1. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas 1

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.30

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 5.94474988575979 x + 0.701596404501717R² = 0.997874880388017

∆X

F (N)

y=mx+c

K= yx

K= F∆ L

K=m=5,944

DK=R2 ×100 %=0.997 × 100 %=99.7 %

KR=100 %−DK=100 %−99.7%=0,3 % (4 AP)

∆ K=KR× K=0,3 × 5,944=1,7832 N /m

K=|5,9440 ±1,7832|N /m

Pegas 2

Dengan cara yang sama maka diperoleh:

m (kg) ∆x = xn-x0 (m) F (N)

1. |86,060 ± 0,005| x10-3

2. |95,960 ± 0,005| x10 -3

3. |116,250±0,005| x10 -3

4. |136,610±0,005| x10 -3

5. |156,840±0,005| x10 -3

6. |176,820±0,005| x10 -3

7. |197,050±0,050| x10 -3

8. |206,750±0,005| x10 -3

9. |217,520±0,005| x10 -3

1. |2,70 ± 0,05| x10-2

2. |4,20 ± 0,05| x10 -2

3. |7,50 ± 0,05| x10 -2

4. |10,80 ±0,05 | x10 -2

5. |14,00 ±0,05 | x10 -2

6. |17,20 ±0,05 | x10 -2

7. |20,70 ±0,05 | x10 -2

8. |22,20 ±0,05 | x10 -2

9. |23,80 ±0,05 | x10 -2

1. 0,8433882. 0,9404083. 1,139254. 1,3387785. 1,5370326. 1,73228367. 1,931098. 2,026159. 2,131696

Grafik 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas 2

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 6.062807587222 x + 0.683830651125525R² = 0.999917662707943

∆x (m)

F (N

)

y=mx+c

K= yx

K= F∆ L

K=m=6,062

DK=R2 ×100 %=0.999 ×100 %=99.9 %

KR=100 %−DK=100 %−99.9%=0.1 % (4 AP)

∆ K=KR× K=0.1 ×6,062=0,6062 N /m

Pelaporan Fisika

K=|6,0620 ± 0,6062|N /m

Kegiatan 2

Susunan Seri

Dengan cara yang sama diperoleh:

m (kg) ∆x=xn-x0 (m) F (N)

1.|86,650 ± 0.005|×10−3 1.|6,1 ± 0,1|×10−21.0 ,84917

2.|95,960 ± 0.005|×10−3 2.|9,2 ± 0,1|×10−22. 0, 940408

3.|116,250± 0.005|×10−3 3.|15,7 ± 0,1|×10−23.1,13925

4.|136,610 ± 0.005|×10−3 4.|22,4 ±0,1|×10−24. 1,338778

5.|156,840 ± 0.005|×10−3 5.|28,9 ± 0,1|×10−25. 1,537032

6.|176,820 ± 0.005|×10−3 6.|35,5 ± 0,1|×10−26. 1,732836

7.|197,050 ± 0.005|×10−3 7.|42,1± 0,1|×10−27. 1,93109

8. |206,750 ± 0.005|×10−3 8.|45,4 ± 0,1|×10−28. 2,02615

Grafik 3.Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas seri.

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 3.00879123001727 x + 0.663916400596818R² = 0.999961517786944

∆x (m)

F (N

)

y=mx+c

K= yx

K= F∆ L

K=m=3,008 N /m

DK=R2 ×100 %=1 ×100%=100 %

KR=100 %−DK=100 %−100 %=0%

∆ K=KR× K=0 × 3,008=0 N /m

K=|3,008 ±0|N /m

Maka konstanta pegas dengan menggunakan rumus susunan seri:

1Ks

= 1K 1

+ 1K 2

¿ 15,944

+ 16,062

Ks=0,33319 N /m

Susunan Paralel

Dengan cara yang sama diperoleh:

m (kg) ∆X=Xn-X0 (m) F (N)

1.|86,650 ± 0.005|×10−3 1.|0,40 ± 0,05|×10−21.0,849170

2.|95,960 ± 0.005|×10−3 2.|0,70 ± 0,05|×10−22.0,940408

3.|116,250± 0.005|×10−3 3.|2,20 ± 0,05|×10−23.1,139250

4.|136,610 ± 0.005|×10−3 4.|3,90 ± 0,05|×10−24.1,338778

5.|156,840 ± 0.005|×10−3 5.|5,70 ± 0,05|×10−25.1,537032

6.|176,820 ± 0.005|×10−3 6.|7,00 ± 0,05|×10−26.1,732836

7.|197,050 ± 0.005|×10−3 7.|9,00 ± 0,05|× 10−27.1,931090

8.|206,750 ± 0.005|×10−3 8.|9,60 ± 0,05|× 10−28.2,026150

Grafik 4. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas paralel

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 12.383113760322 x + 0.840110100284505R² = 0.996703560703957

∆x (m)

F (N

)

y=mx+c

K= yx

K= F∆ L

K=m=12,38

DK=R2 ×100 %=0.996 × 100 %=99.6 %

KR=100 %−DK=100 %−99.6%=0.4 %

∆ K=KR× K=0.4 ×12,38=4,952 N /m

K=|12,380 ± 4,952|N /m

Maka konstanta pegas dengan menggunakan rumus susunan paralel:

Kp=K 1+K 2

= 5,944 + 6,062

Kp=12,006 N/m

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil analisis dari data eksperimen diatas kita dapat mengetahui

bahwa pada kegiatan 1 kita di minta untuk dapat menentukan hubungan gaya pegas

dengan pertambahan panjang pegas dimana didapatkan nilai konstanta untuk pegas 1

yaitu k¿|5,9440 ± 1,7832|N/m dan untuk pegas 2,yaitu k¿|6,0620 ± 0,6062|N/m.Untuk

kegiatan 2, Untuk susunan seri, K=|3,008 ±0|N /m berdasarkan hasil analisis data

dapat dikatakan bahwa pegas yang seri memiliki nilai konstanta yang relatif kecil jika

dibandingkan dengan susunan paralel. Untuk susunan paralel hasil yang didapatkan

adalah K=|12,380 ± 4,952|N /m. Pegas yang paralel memiliki nilai konstanta yang

relatif lebih besar. Pada percobaan ini,ada beberapa kesalahan praktikum yaitu saat

membaca data atau angka pada mistar,dan pada saat menjalankan stopwatch,agar data

yang dihasilkan nanti menjadi lebih akurat.

KESIMPULAN

1. Gaya pegas adalah gaya lenting pulih yaitu gaya untuk kembali ke keadaan semula, gaya ini ditimbulkan oleh benda lentur yang mengalamipemampatan maupun perenggangan, benda-benda yang memiliki gaya pegas misalnya per, busur panah, dan karet.

2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas yakni Semakin besar gaya yang diberikan pada sebuah pegas maka semakin besar pula pertambahan panjang pegasnya.Semakin kecil pertambahan panjang pegas maka semakin besar konstantanta pegasnya,begitu pun sebaliknya semakin besar pertambahan panjang pegasnya maka semakin kecil konstanta pegasnya.

3. Menurut hukum Hooke bila sebuah pegas mengalami perubahan panjang yang dikarenakan oleh gaya dari luar, melakukan gaya pegas yang sebanding dengan perubahan panjang pegas dan konstanta pegas. Pegas ini dapat menghasilkan gerak bolak-balik yang selaras.

4. Besar konstanta elastisitas system pegas yaitu :

Menurut Hukum Hooke :

F=−k ∆l

REFERENSIHerman. 2014. Penuntun Pratikum Fisika Dasar. Makassar:Unit Laboratorium Fisika

Dasar Jurusan Fisika UNM

Bagayo,Yudi. “Laporan Hukum Hooke Pada Pegas”. 22 Desember 2013. http://yadibagayo.blogspot.co.id/2013/12/laporan -hukum-hooke-pada-pegas.html