Hukum Hooke Dan Energi Potensial Pegas

Hukum Hooke

Jika pada awalnya pegas berada pada posisi normal (tidak teregang) memiliki panjang pegas x sama dengan nol karena dianggap sebagai titik acuan (Gambar 1.a). Kemudian pegas direntangkan oleh tangan seseorang yang memberikan gaya F_P  ke kanan (arah positif), maka pegas akan menarik ke belakang dengan gaya F_S  (Gambar 1.b). Jika tangan seseorang menekan pegas (x < 0), maka pegas akan mendorong kembali dengan gaya F_S dimana F_S  > 0 karena x < 0 (Gambar 1.c). Hukum Hooke menyatakan bahwa bagi seseorang yang memegang pegas teregang atau tertekan sejauh x dari panjang normalnya (tidak teregang), dibutuhkan gaya F_P  sebesar :

F_P = kx

Dimana konstanta perbandingan k disebut konstanta pegas (ukuran kekakuan pegas) yang nilainya pada umumnya berbeda untuk pegas yang berbeda. Pegas itu sendiri memberikan gaya dengan arah yang berlawanan, sebesar :

F_S = -kx

Gaya F_S disebut sebagai gaya pemulihan karena pegas memberikan gayanya pada arah yang berlawanan dengan perpindahan (sehingga bertanda minus) dan bekerja untuk mengembalikan dirinya ke panjang normalnya.

Hukum Hooke Dan Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas merupakan salah satu jenis energi potensial yang berhibungan dengan bahan-bahan elastis. Misalnya saja sebuah pegas sederhana (Gambar 2) akan mempunyai energi potensial ketika ditekan (atau diregangkan), karena ketika dilepaskan, pegas itu dapat melakukan kerja pada sebuah bola seperti yang ditunjukkan oleh gambar. Pada sebuah pegas yang teregang (Gambar 1.b), gaya F_P tidak konstan tetapi berubah-ubah sepanjang jarak x (secara linier berubah-ubah dari nol pada posisi tidak teregang sampai kx ketika terentang sepanjang x). Jika F_P  diasumsikan sebagai gaya rata-ratanya, maka :

F_P = ½ (0+kx) = ½kx

Maka usaha yang dilakukan oleh pegas adalah :

W = F_Px = (½kx)(x) = ½ kx²

Dimana x adalah panjang tekanan atau rentangan pegas yang diukur dari posisi normal (posisi acuan x = 0). Sehingga diperoleh energi potensial pegas atau disebut sebagai energi potensial elastik berbanding lurus dengan kuadrat panjang rentangannya, yaitu :

E_{P Elastik} = ½ kx²

Selamat belajar, semoga materi singkat tentang Hukum Hooke dan Energi Potensial Pegas diatas dapat dipahami.