Gaya pegas merupakan gaya yang timbul dari sifat elastis suatu benda. Benda padat mempunyai kecenderungan untuk mempertahankan kedudukan semula. Gaya pegas timbul karena adanya elastisitas suatu benda yang apabila diberi gaya maka akan berusaha kembali ke kedudukan semula.

Memahami Kekuatan Musim Semi

Gaya pegas merupakan gaya yang timbul karena karet, pegas atau pegas diregangkan atau diberikan gaya pada benda elastis. Banyak sekali contoh gaya pegas dalam kehidupan, seperti ketapel yang ditarik untuk kemudian mendorong batu yang dilempar.

Oleh karena itu gaya pegas hanya berguna untuk benda yang bersifat elastis. Gaya pegas sangat penting dalam kehidupan sehari-hari, seperti meredam guncangan pada kendaraan.

Gambar 1. Gaya pegas

Pada Gambar 1 diatas terlihat pegas pada tiga kondisi yaitu pegas tanpa beban, pegas dengan beban m dan pegas dengan beban 2m.

a) Pegas digantung tanpa beban dengan panjang X0

b) Pegas dalam keadaan menggantung dengan beban bermassa m tergantung pada ujung bebasnya. Hal ini membuat panjang pegas X1 dengan pertambahan panjang ΔX1

c) Pegas dalam keadaan menggantung dengan beban tergantung pada ujung bebasnya yang bermassa 2m. Hal ini membuat panjang pegas X2 dengan pertambahan panjang ΔX2

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa pegas dapat memanjang akibat besarnya gaya beban yang bekerja pada pegas. Semakin berat beban yang diberikan pada ujung pegas maka pertambahan panjang pegas akan semakin besar.

Contoh benda yang mempunyai gaya pegas

Tempat tidur berbahan spring bed sebenarnya tersusun dari pegas-pegas yang disusun dengan posisi yang sama. Oleh karena itu, ketika anak-anak melompat-lompat di atas spring bed, mereka dapat terdorong ke atas berkat kekuatan pegas.

Selain spring bed, suspensi pada sepeda motor juga menggunakan pegas yang disusun secara paralel. Sistem suspensi sepeda motor bertujuan untuk meredam guncangan yang timbul saat kendaraan melewati jalanan tidak stabil. Hal ini sangat penting untuk menjaga keseimbangan kendaraan.

Formula Kekuatan Musim Semi

Jika sebuah pegas dengan konstanta k ingin ditarik sejauh Δx, maka gaya yang diperlukan pegas untuk meregang sejauh Δx adalah:

F = kΔx

Rumus untuk menghitung besarnya gaya yang dilakukan pegas dinyatakan berdasarkan Hukum Hooke. Jika pegas disusun sejajar, maka gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas sehingga ditarik sejauh x adalah dua kali gaya awal.

Fp = 2F = 2k . Δx

Informasi:

F = Gaya pegas (N)
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = jarak regangan pada pegas (m)

Jika pegas ditarik keluar dari posisi semula atau diregangkan, maka Δx bernilai positif. Jadi gaya yang dilakukan pegas adalah negatif. Sedangkan jika pegas ditekan maka Δx bernilai negatif. Jadi gaya yang dilakukan pegas adalah positif.

Gambar 2. Gaya Peregangan Pegas dan Kontraksi Pegas
Gambar 3. Pegas Mengerahkan Gaya untuk Kembali ke Posisi Semula

Konstanta Musim Semi

Konstanta pegas merupakan ciri atau ciri khusus dari suatu pegas. Nilai konstanta pegas dipengaruhi oleh besarnya gaya pemulih. Gaya pemulih merupakan gaya yang berguna untuk mengembalikan atau mengembalikan keadaan pegas ke posisi semula.

Misalnya saja ketika pegas ditarik oleh tangan, maka tangan akan merasakan tarikan pegas untuk kembali ke posisi semula. Sedangkan saat pegas ditekan, tangan akan merasakan dorongan dari pegas. Gaya yang dirasakan oleh tangan disebut gaya pemulih.

Konstanta pegas menunjukkan perbandingan gaya (F) terhadap x atau perpanjangan pegas. Selama gaya yang bekerja pada pegas tidak melebihi titik putusnya, maka besar gaya pada pegas akan sebanding dengan perubahan panjang pegas.

Jika pegas diregangkan atau ditarik lebih jauh, maka gaya yang harus diberikan pegas menjadi lebih besar. Sedangkan jika pegas semakin ditekan maka gaya yang diberikan pegas semakin besar.

Pengaturan Pegas Seri

Bentuk susunan pegas secara seri dapat dilihat pada Gambar 4 dibawah ini:

Gambar 4. Pegas disusun secara seri

Pada susunan pegas seri, apabila ujung-ujung pegas diberi gaya, baik gaya tarik maupun gaya beban, maka semua pegas akan mengalami gaya yang sama. Konstanta pegas suatu susunan pegas secara seri ditunjukkan pada rumus di bawah ini

Informasi:

ks = konstanta pegas pada susunan seri

Pada pegas yang disusun seri, apabila gaya F diberikan pada pegas pertama, maka gaya tersebut akan menarik pegas pertama sehingga bertambah jarak x. Pegas pertama kemudian meneruskan gaya tersebut hingga meregangkan pegas kedua dengan gaya yang sama F.

Susunan Pegas Paralel

Susunan paralel pegas ditunjukkan berdasarkan gambar 5 di bawah ini:

Gambar 5. Pegas disusun sejajar

Ketika pegas-pegas yang tersusun sejajar ditarik oleh gaya atau berat tertentu, maka perpanjangan pegas akan sama dan gaya yang diterapkan pada pegas dibagi sebanding dengan konstanta. Konstanta pengganti untuk susunan pegas paralel memenuhi persamaan di bawah ini:

kp = k1 + k2 + k3 + … + kn

Contoh Soal Gaya Pegas

Sebuah pegas yang konstanta pegasnya 75 N/m ditekan sehingga pegas yang semula panjangnya 10 cm menjadi 5 cm. Tentukan besarnya gaya yang dimiliki pegas?

Diskusi

Dikenal:

x1 = 10 cm = 0,1 m
x2 = 5 cm = 0,05 m
k = 75 N/m
Δx = x2 – x1 = 0,05 m – 0,1 m = – 0,05 m

Menjawab:

Gaya pegas dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

F = -k . Δx
F = (-75 N/m) (-0,05 m) = 3,75 N

Jadi besar gaya yang dikerjakan pegas adalah 3,75 N. Gaya yang harus dikerjakan dari luar agar pegas dapat tertekan sebesar 0,05 m adalah 3,75 N dengan arah berlawanan dengan gaya pegas.

Tiga buah pegas disusun sejajar dengan konstanta tiap pegas sebesar k1 = 150 N/m, k2 = 200 N/m, dan k1 = 100 N/m. Tentukan konstanta pegas pengganti dan hitung berapa panjang susunan pegas jika beban bermassa 5 kg digantung.

Diskusi

Menjawab:

Konstanta pegas pengganti:

kp = k1 + k2 + k3
kp = 150 N/m + 200 N/m + 100 N/m
kp = 450 N/m

Rumus untuk menghitung gaya pegas adalah dengan mengalikan konstanta pegas dengan pertambahan panjang pegas. Hal ini sesuai dengan penelitian Robert Hooke yang menemukan hubungan antara pertambahan panjang pegas dengan gaya yang diberikan pada pegas.

Share:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *