Hukum Hooke dan Konstanta Kekakuan Sebuah Sendok Plastik

A. Noven Yovinda

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma

Paingan, Maguwoharjo, Depok, Sleman, Yogyakarta

andreas.noven@gmail.com

Abstrak – Telah dilakukan percobaan mudah, murah dan menarik untuk menunjukkan hukum Hooke dan menentukan konstanta kekakuan atau konstanta pegas dengan sebuah sendok plastik. Dengan menentukan besar perpindahan untuk setiap gaya yang diterapkan, maka akan didapatkan grafik hubungan linear antara perpindahan terhadap gaya yang diberikan. Dari grafik hubungan tersebut didapatkan konstanta kekakuan sendok plastik sebesar 200 N/m.

Kata kunci: konstanta kekakuan / pegas.

I. PENDAHULUAN

Mencari contoh visualisasi yang sederhana dan  mudah untuk menunjukan dan mendemonstrasikan suatu konsep sering dirasa sulit. Dalam artikel ini  akan ditunjukkan suatu  metode lain untuk mengeksplorasi sifat elastis dari  benda sehari – hari. Percobaan ini menggunakan sebuah sendok plastik untuk menentukan konstatanta kekakuan atau yang lebih dikenal dengan konstanta pegas. Dalam percobaan ini akan ditunjukkan demonstrasi hukum Hooke dan menentukan konstanta kekakuan yang menyenangkan dan mudah untuk diamati.

Hukum Hooke  adalah salah satu  hukum yang sudah tidak asing lagi karena telah dipelajari sejak di bangku sekolah menengah. Dalam percobaan di laboratorium hukum Hooke biasanya identik dengan pegas. Ternyata hukum Hooke yang ditemukan oleh Robert Hooke ini berlaku untuk hampir semua materi padat dari besi sampai tulang, tetapi hanya sampai  suatu batas tertentu [1]. Oleh karena  itu kita dapat memanfaatkan benda sehari-hari untuk digunakan dalam percobaan hukum Hooke, salah satunya adalah sendok plastik.

Sendok plastik merupakan benda yang dapat dengan mudahnya didapatkan dalam kehidupan sehari – hari tanpa harus membeli. Dengan menggunakan sendok plastik  tentu percobaan hukum Hooke akan menjadi lebih murah, mudah dan menarik [2].

II. LANDASAN TEORI

Hukum Hooke adalah hukum yang dapat digunakan untuk menentukan konstanta kekakuan.

F = k ∆x                                       (1)

Dimana F adalah gaya yang diberikan, k adalah konstanta kekakuan, dan ∆x adalah perpindahan posisi benda setelah diberikan gaya [2].

F diposisikan sebagai variabel bebas dan ∆x sebagai variabel terikat, sehingga akan terbentuk grafik hubungan perpindahan terhadap gaya.

∆x = (1/k) F                                    (2)

Gradien grafik merupakan nilai  dari (1/k), sehingga dapat diperoleh nilai konstanta kekakuan :

k = (1/k)                                         (3)

Dengan k = konstanta kekakuan (N/m),

             n = gradien grafik

Grafik  hubungan ini merupakan garis  lurus, namun pada akhirnya grafik akan menyimpang dari garis  lurus yang disebut batas elastik [1].

. 

III. METODE PENELITIAN/EKSPERIMEN

Gambar 1. Set up percobaan

Sebuah gaya statik diterapkan pada sebuah sendok plastik dengan menggunakan sepotong tali untuk mencari konstanta kekakuan dari  sendok plastik. Semakin pendek tali  semakin mendekati nilai  gaya yang sebenarnya karena semakin panjang tali maka percepatan gravitasi yang bekerja pada tali akan mempengaruhi  besar gaya yang diterapkan pada sendok plastik. Besar gaya yang digunakan diukur  dengan neraca pegas yang diletakkan pada ujung  tali yang lain. Ketika suatu gaya diterapkan pada sedok plastik maka sendok plastik akan mengalami perpindahan. Perpindahan sendok plastik diukur dengan menggunakan  kertas millimeter block yang diletakkan dibawah sendok plastik seperti yang ditunjukkan gambar 1.  Untuk mempermudah melihat perpindahan yang dialami sendok plastik pada kertas millimeter block digunakan sebuah jarum. Lokasi tempat penerapan gaya pada sendok harus konsisten sepanjang percobaan. Dalam percobaan lokasi dibawah cup sendok dipilih untuk membuat gaya yang diterapkan konstan.

Dengan menentukan besar perpindahan (∆x) sendok plastik untuk setiap gaya (F) yang diterapkan, maka akan didapatkan grafik hubungan linear antara perpindahan terhadap  gaya.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN  

Semakin besar gaya yang diterapkan pada sendok plastik maka semakin besar perpindahannya. Besar perpindahan untuk setiap gaya dicatat dalam tabel 1 sebagai berikut :

TABEL 1. PERPIDAHAN YANG DIALAMI SENDOK PLASTIK UNTUK SETIAP GAYA YANG DITERAPKAN

No.	F (Newton)	∆x (m)
1	0,5	0,005
2	1	0,008
3	1,5	0,0105
4	2	0,013
5	2,5	0,016
6	3	0,0185
7	3,5	0,021
8	4	0,024
9	4,5	0,0265
10	5	0,0285

Grafik hubungan  perpindahan terhadap gaya yang diterapkan pada sendok plastik ditunjukkan pada gambar 2 sebagai berikut :

 Gambar 2. Grafik hubungan perpindahan sendok plastik terhadap gaya.

Seperti yag terlihat pada grafik di gambar 3, berdasarkan hubungan linear antara perpindahan terhadap  gaya diperoleh nilai gradien garisnya yaitu n = 0,005. Dengan memasukkan nilai gradien kedalam persamaan (3) didapatkan konstanta kekakuan sendok plastik sebesar 200 N/m, dan grafik mulai menyimpang dari garis lurus ketika diberikan gaya  sebesar 5 N.

V. KESIMPULAN  

Berdasarkan hasil percobaan, diperoleh nilai konstanta kekakuan sendok plastik yaitu sebesar 200 N/m.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Pak Edi Santosa selaku dosen pembimbing, Pak Ngadiono yang telah membantu penyiapan dan penyediaan alat dan saudara Vincensius Yuda A. yang telah membantu dalam percobaan.   

PUSTAKA

[1]     Douglas C. Giancoli, Fisika Jilid I, Erlangga, 2001.

[2]     Kenneth A. Pestka II and Cori Warren, Hooke’s Law and the Stiffness of a Plastic Spoon,  The Physics Teacher, vol. 50, 2012, pp. 470-471.