PEGAS
Al Irsyad, Irmawati Amir, Muhammad Rizal Fahlepy*), Novelita Tabita
Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak. Telah dilakukan praktikum pegas, dimana tujuan dari praktikum ini adalah menganalisis grafik hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas dan menentukan besar konstanta elastisitas pegas. Alat dan bahan yang diperlukan dalam melakukan praktikum pegas ini adalah neraca ohaus 311 gram, beban, penggantung,beban penggantung, pegas, statif dan klem, mistar 100 cm,dan mistar 30 cm. Pada praktikum ini ada dua kegiatan yang dilakukan yaitu; pertama, menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas ketika pegas ditambahkan beban satu persatu dan kemudian hasil pengukurannya disajikan dalam bentuk grafik hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas, dari garfiklah dapat ditentukan besar konstanta pegas. Pada kegiatan kedua yaitu menetukan konstanta pegas dari sistem pegas. Pada kegiatan kedua ini, dua buah pegas disusun secara seri dan paralel kemudian ditambahkan beban satu persatu pada rangkaian tersebut dan menghitung pertambahan panjang yang dihasilkan oleh sistem pegas tersebut. Dari hasil pengamatan dan analisis data diperoleh nilai konstanta pegas untuk setiap kegiatan yaitu, konstanta pegas pertama |6,188±0,006|N/m,konstanta pegas kedua adalah |6,611±0,007|N/m, konstanta yang disusun seri adalah |3,0455±0,0003|N/m dan konstanta susunan paralel adalah |12,985±0,028|N/m. Adapun yang diperoleh secara teori yakni pada rangkaian atau susunan seri besar konstantanya adalah 3,196 N/m sedangkan susunan paralel adalah 12,799 N/m. Sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan antara gaya pegas dan pertambahan panjang pegas adalah semakin besar gaya pegas yang diberikan maka semakin besar pula pertambahan panjang pegas dengan kata lain gaya yang bekerja pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang pegas. Dari hasil pengamatan ini juga telah membuktikan kebenaran dari hukum hooke. Selain dari itu, hasil pengamatan dan analisis yang telah dilakukan bahwa konstanta elastisitas pegas lebih besar ketika pegas disusun secara paralel dibandingkan disusun secara seri.
Kata kunci: pertambahan panjang pegas,panjang mula-mula pegas,gaya pegas, dan konstanta elastisitas pegas
RUMUSAN MASALAH
- Bagaimana hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas?
- Bagaimana cara menentukan konstanta elastisitas pegas?
TUJUAN
- Mempelajari hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
- Menentukan besar konstanta elastisitas pegas
TEORI SINGKAT
Tinjau sebuah pegas tergantung vertikal yang digantungi beban massa pada ujung bagian bawah seperti pada Gambar 1 berikut.
 |
| Gambar 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 = - k . ∆x
dengan :
F = Gaya pegas (N)
k = Konstanta pegas (N/m)
∆x = Pertambahan panjang pegas (m)
Tanda minus pada hukum hooke timbul karena gaya pegas berlawanan arah dengan simpangan.
Dengan menggunakan persamaan hukum kedua newton maka akan didapatkan bahwa percepatan berbanding lurus dan arahnya berlawanan dengan simpangan. Hal ini merupakan karakteristik umum gerak harmonik sederhana.
Susunan pegas terbagi dua, yaitu :
Rangkaian Pegas Seri
Jika rangkaian seri maka konstanta pegas totalnya adalah
 |
| Gambar 2. Nilai k pada rangkaian seri pegas |
Jika ada n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya adalah;
1/ks = 1/k1 + 1/k2 + …+ 1/kn
Rangkaian Pegas Paralel
Jika rangkaian pegas pararel maka total konstantanya sama dengan jumlah seluruh konstanta pegas yang disusun pararel
 |
| Gambar 3. Nilai k pada rangkaian paralel pegas |
Jika ada n pegas identik (konstanta k) maka rumus Konstanta totalnya adalah;
kp = k1 + k2 + … + kn
METODE EKSPERIMEN
Alat dan bahan
Alat
Neraca ohauss 311 gram 1 buah
Penggantung 2 buah
Pegas 2 buah
Statif dan klem 1 buah
Mistar 100 cm 1 buah
Mistar 30 cm 1 buah
Bahan
Beban 7 buah
Beban penggantung 1 buah
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1
- Variabel kontrol : panjang awal pegas (cm)
- Variabel manipulasi : massa beban (gram)
- Variabel respon : panjang akhir (cm)
Kegiatan 2
- Variabel kontrol : panjang awal pegas (cm)
- Variabel manipulasi : massa beban (gram)
- Variabel respon : panjang akhir (cm)
Definisi Operasional Variabel
Kegiatan 1
- Panjang awal pegas pada kegiatan ini adalah panjang pegas dimana pegas berada pada titik setimbangnya yang diukur menggunakan mistar dan bersatuan sentimeter (cm)
- Massa beban adalah massa beban yang digunakan saat percobaan ini yang ditimbang menggunakan neraca ohauss 311 gram dan bersatuan gram
- Panjang akhir pegas pada kegiatan ini adalah pertambahan panjang pegas setelah digantung beban, diukur menggunakan mistar dengan satuan sentimeter (cm)
Kegiatan 2
- Panjang awal pegas pada kegiatan ini adalah panjang pegas dimana pegas berada pada titik setimbangnya yang diukur menggunakan mistar dan bersatuan sentimeter (cm)
- Massa beban adalah massa beban yang digunakan saat percobaan ini yang ditimbang menggunakan neraca ohauss 311 gram dan bersatuan gram
- Panjang akhir pegas pada kegiatan ini adalah pertambahan panjang pegas setelah digantung beban, diukur menggunakan mistar dengan satuan sentimeter (cm)
Prosedur Kerja
Kegiatan 1.
- Merakit statif seperti pada gambar 3
- Memasang balok pendukung pada batang statif
- Memasang jepitan penahan pada balok pendukung, kemudian menggantungkan satu pagas spiral
- Mengukur massa beban dan menggantungkan 1 beban pada pegas (f0)
- Mengukur panjang awal (lo) pegas dan mencatat hasilnya pada tabel
- Menambahkan satu beban dan mengukur kembali panjang peas (l). Mencatat hasil pengamatan pada tabel
- Mengulangi langkah diatas dengan setiap kali menambah 1 beban untuk melengkapi tabel pengamatan
 |
| Gambar 4. Set Up Rangkaian Statif |
Kegiatan 2
Susunan seri
- Merakit statif seperti pada kegiatan 1
- Menyusun 2 pegas yang identik dengan susunan seri kemudian memasang pada statif
- Mengukur panjang awal pegas
- Menggantungkan satu beban pada ujung pegas dan mengukur panjang pegas
- Menambahkan beban kemudian mengukur pertambahan panjangnya , kemudian mencatat hasilnya dalam tabel
Susunan paralel
- Merakit statif seperti pada kegiatan 1
- Menyusun 2 pegas yang identik dengan susunan paralel kemudian memasang pada statif
- Mengukur panjang awal pegas
- Menggantungkan satu beban pada ujung pegas dan mengukur panjang pegas
- Menambahkan beban kemudian mengukur pertambahan panjangnya , kemudian mencatat hasilnya dalam tabel
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Kegiatan 1. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
Pegas 1
lo = |15,30 ± 0,05| cm
Tabel 1. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
Pegas 2
lo = |15,10 ± 0,05| cm
Tabel 2. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
Kegiatan 2. Menentukan hubungan gaya pegas dengan pertambahan pada sistem pegas
Susunan seri
lo = |35,90 ± 0,05| cm
Tabel 3. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
Susunan paralel
lo = |15,55 ± 0,05| cm
Tabel 4. Hubungan antara gaya pegas dengan pertambahan panjang pegas
Analisis Data
Pada bagian analisis hasil pengukuran beserta ketidakpastian praktikum Pegas dapat di download melalui link berikut PDF WORD
PEMBAHASAN
Pada praktikum yang telah dilakukan terdapat dua kegiatan yaitu kegiatan pertama adalah menentukan hubungan gaya yang bekerja pada pegas dengan pertambahan panjang yang dialami pegas setiap ditambahi beban sebanyak delapan beban. Pada kegiatan pertama, dua buah pegas masing-masing digantungakan satu persatu pada statif kemudian diukur masing-masing panjang awalnya dengan menggunakan mistar 30 cm, begitupun dengan beban yang digunakan masing-masing massanya diukur dengan menggunakan neraca ohaus 311 gram. Dari kegiatan pertama yang telah dilakukan, diperoleh Konstanta kedua pegas. Dimana berdasarkan grafik hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas pertama, besar konstanta pegas pertama yaitu |6,188±0,006| N⁄m. Dan berdasarkan grafik hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas 2, besar konstanta pegas kedua yaitu |6,611±0,007| N⁄m. Kemudian pada kegiatan kedua, digunakan dua buah pegas yang disusun secara seri dan juga paralel. Dari kegiatan kedua yang telah dilakukan diperoleh konstanta pegas yang disusun seri berdasarkan grafik yaitu |3,0455±0,0003| N⁄m, sedangkan pegas yang disusun secara paralel yang diperoleh besar konstantanya berdasarkan grafik yaitu |12,985±0,028| N⁄m. Secara teori konstanta pegas seri diperoleh sebesar ks=3,196 N/m sedangkan konstanta pegas paralel diperoleh sebesar kp = 12,799 N/m.
Dari praktikum yang telah dilakukan pegas kedua memiliki konstanta yang lebih besar dibandingkan dengan konstanta pegas pertama, hal ini dikarenakan tingkat konstanta elastisitas pada kedua pegas itu sendiri berbeda. Selain dari itu, dari hasil pengamatan telah terlihat jelas bahwa semakin berat beban maka semakin panjang pula pertambahan panjang yang dihasilkan, hal inilah yang membuktikan hukum hooke yang menyatakan bahwa gaya yang diberikan pada pegas akan sebanding dengan pertambahan panjang pegas itu sendiri. Dari hasil praktikum yang diperoleh, pegas yang disusun secara paralel memiliki konstanta yang jauh lebih besar dibanding susunan seri hal ini terjadi karena tingkat konstanta elastisitas pegas paralel lebih tinggi dari pada pegas seri. Pada praktikum, kita juga dapat mengetahui perbandingan antara nilai konstanta yang diperoleh dari praktikum yang disajikan dalam bentuk grafik dan nilai konstanta yang diperoleh berdasarkan teori yang telah ada. Dimana nilai kostanta pegas seri yang diperoleh berdasarkan hasil praktikum adalah |3,0455±0,0003|N/m sedangkan untuk secara teori besar konstanta pegas seri adalahks=3,196 N/m dan untuk nilai konstanta pegas paralel yang diperoleh berdasarkan hasil praktikum adalah |12,985±0,028|N/m sedangkan untuk secara teori, besar konstanta pegas paralel adalah kp = 12,799. Dari semua hasil yang diperoleh, dapat dilihat perbandingan yang tidak terlalu jauh antara konstanta yang diperoleh dari praktikum dan yang diperoleh secara teori malahan nilainya hampir sama. Selisih atau perbedaan antara nilai konstanta pegas seri yang diperoleh dari praktikum dan teori adalah 0,1505 N/m sedangkan pegas paralel adalah 0,186 N/m. Dan perbandingan antara konstanta pegas seri yang diperoleh dari praktikum dan teori sebesar 0,953 N/m sedangkan pegas paralel sebesar 1,014 N/m serta perbandingan antara pegas seri dan paralel yang diperoleh secara teori sebesar 0,250 N/m.
KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum pegas yang telah kami lakukan dapat disimpulkan bahwa gaya yang diberikan kepada pegas berpengaruh terhadap pertambahan panjang pada pegas dengan kata lain gaya yang bekerja pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjangnya. Semakin besar pertambahan panjang pegas, maka semakin besar pula gaya pada pegas. Begitupun pertambahan panjang juga sangat dipengaruhi oleh massa beban, karena pada praktikum yang telah dilakukan massa bebanlah yang menjadi gaya yang diberikan kepada pegas, semakin besar massa beban (gaya) pada pegas maka semakin besar pula pertambahan panjang yang dialami pegas.
Adapun cara menetukan konstanta elastisitas suatu pegas yaitu melalui praktikum dan menggunakan teori yang ada dimana teorinya yaitu F = k∆x ,1/ks = 1/k1 + 1/k2 + …+ 1/kn ,dan kp = k1 + k2 +⋯+ kn. Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh dalam bentuk grafik, besar konstanta pegas 1 adalah |6,188±0,006|N/m, konstanta pegas 2 adalah |6,611±0,007|N/m,konstanta pegas yang disusun seri adalah |3,0455±0,0003|N/m, konstanta yang disusun secara paralel adalah |12,985±0,028|N/m, dan secara teori yang ada besar konstanta pegas yang disusun secara seri adalah 3,196 N/m, sedangkan yang disusun paralel adalah 12,799 N/m. Besarnya konstanta elastisitas yang diperoleh jika dibandingkan, maka konstanta elastisitas yang didapatkan antara hasil praktikum dan teori yang ada tidak berbeda begitu banyak malahan nilainya hampir sama, sehingga dapat disimpulkan bahwa praktikum yang telah dilakukan sudah sesuai dengan teori yang ada.
REFERENSI
Abdullah, Mikrajuddin. 2016. Fisika Dasar 1. Penerbit: Institut Teknologi Bandung
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. 2011. Fundamental of Physics. 9th Edition. Penerbit: John Wiley & Sons