GAYA ELASTIS: TERDIRI DARI APA, RUMUS DAN LATIHAN - FISIK - 2025

Gaya elastis adalah gaya yang diberikan suatu benda untuk menahan perubahan bentuknya. Ini memanifestasikan dirinya dalam sebuah objek yang cenderung mendapatkan kembali bentuknya ketika berada di bawah aksi gaya deformasi.

Gaya elastis disebut juga gaya pemulih karena gaya ini melawan deformasi untuk mengembalikan benda ke posisi kesetimbangannya. Perpindahan gaya elastis melalui partikel-partikel penyusun benda.

Kekuatan elastis pegas

Sebagai contoh, ketika pegas logam dikompresi, gaya diberikan yang mendorong partikel pegas, mengurangi pemisahan di antara mereka, pada saat yang sama, partikel menahan dorongan dengan menggunakan gaya yang berlawanan dengan kompresi.

Jika alih-alih menekan pegas itu ditarik, meregang, partikel-partikel yang menyusunnya lebih banyak dipisahkan. Demikian juga, partikel menolak untuk dipisahkan dengan menggunakan gaya yang berlawanan dengan regangan.

Benda yang memiliki sifat memulihkan bentuk aslinya dengan melawan gaya deformasi disebut benda elastis. Pegas, karet gelang, dan tali bungee adalah contoh benda elastis.

Berapakah gaya elastis?

Kekuatan elastis ( F _k ) adalah gaya bahwa exerts objek untuk mendapatkan kembali keadaan keseimbangan alami setelah terkena kekuatan eksternal.

Untuk menganalisis gaya elastis, akan diperhitungkan sistem massa pegas ideal, yang terdiri dari pegas yang ditempatkan secara horizontal yang dipasang di satu ujung ke dinding dan di ujung lainnya ke balok dengan massa yang dapat diabaikan. Gaya lain yang bekerja pada sistem, seperti gaya gesek atau gaya gravitasi, tidak akan diperhitungkan.

Jika gaya horizontal diberikan pada massa, diarahkan ke dinding, itu ditransfer ke pegas, menekannya. Pegas bergerak dari posisi ekuilibriumnya ke posisi baru. Karena benda cenderung tetap dalam kesetimbangan, gaya elastis pada pegas yang berlawanan dengan gaya yang diberikan terwujud.

Perpindahan menunjukkan seberapa besar pegas telah berubah bentuk dan gaya elastis sebanding dengan perpindahan itu. Saat pegas dikompresi, variasi posisi meningkat dan akibatnya gaya elastis meningkat.

Semakin banyak pegas dikompresi, semakin besar gaya berlawanan yang diberikannya hingga mencapai titik di mana gaya yang diberikan dan keseimbangan gaya elastis, akibatnya sistem massa pegas berhenti bergerak. Saat Anda berhenti menerapkan gaya, satu-satunya gaya yang bekerja adalah gaya elastis. Gaya ini mempercepat pegas ke arah yang berlawanan dengan deformasi hingga mencapai kesetimbangan kembali.

Hal yang sama terjadi saat meregangkan pegas, menarik massa secara horizontal. Pegas diregangkan dan segera memberikan gaya yang sebanding dengan perpindahan yang melawan regangan.

Rumus

Rumus gaya elastis dinyatakan dengan Hukum Hooke. Hukum ini menyatakan bahwa gaya elastis linier yang diberikan oleh suatu benda sebanding dengan besar perpindahannya.

F _k = -k.Δ s

F _k = Gaya elastis

Hukum Hooke. Gaya elastis sebanding dengan peregangan.

Tanda negatif pada persamaan tersebut menunjukkan bahwa gaya elastis pegas berlawanan arah dengan gaya yang menyebabkan terjadinya perpindahan. Konstanta proporsionalitas k adalah konstanta yang bergantung pada jenis bahan dari mana pegas dibuat. Satuan konstanta k adalah N / m.

Benda elastis memiliki batas elastisitas yang bergantung pada konstanta deformasi. Jika diregangkan melebihi batas elastis, ia akan berubah bentuk secara permanen.

Persamaan y berlaku untuk perpindahan kecil pegas. Ketika perpindahan lebih besar, suku-suku dengan pangkat lebih besar dari Δ x ditambahkan .

Energi kinetik dan energi potensial mengacu pada gaya elastis

Gaya elastis bekerja pada pegas dengan menggerakkannya menuju posisi kesetimbangannya. Selama proses ini energi potensial sistem massa pegas meningkat. Energi potensial akibat usaha yang dilakukan oleh gaya elastis dinyatakan dalam persamaan.

Energi potensial dinyatakan dalam Joule (J).

Ketika gaya deformasi tidak diterapkan, pegas berakselerasi menuju posisi kesetimbangan, menurunkan energi potensial dan meningkatkan energi kinetik.

Energi kinetik dari sistem pegas massa, ketika mencapai posisi kesetimbangan, ditentukan dengan persamaan.

Konstanta pegas k adalah 35N / m.

Dibutuhkan gaya 1,75 N untuk mendeformasi pegas sebesar 5cm.

Berapa konstanta defleksi pegas yang direntangkan 20 cm oleh aksi gaya 60N?

Konstanta pegas adalah 300N / m

Memperoleh energi potensial

Berapakah energi potensial yang mengacu pada usaha yang dilakukan oleh gaya elastis pegas yang dikompresi 10cm dan konstanta deformasi 20N / m?

Gaya elastis pegas adalah -200N.

Gaya ini bekerja pada pegas untuk memindahkannya ke posisi kesetimbangannya. Melakukan pekerjaan ini meningkatkan energi potensial sistem.

Energi potensial dihitung dengan persamaan

Referensi

1. Kittel, C, Knight, WD dan Ruderman, M A. Mechanics. AS: Mc Graw Hill, 1973, Vol. I.
2. Rama Reddy, K, Badami, SB dan Balasubramanian, V. Osilasi dan Gelombang. India: Universities Press, 1994.
3. Murphy, J. Fisika: memahami sifat materi dan energi. New York: Britannica Educational Publishing, 2015.
4. Giordano, N J. College Fisika: Penalaran dan Hubungan. Kanada: Brooks / Cole, 2009.
5. Walker, J, Halliday, D dan Resnick, R. Fundamentals of Physics. AS: Wiley, 2014.