Skip to main content

Contoh dan Pembahasan Soal Susunan Pegas

By Edukasi
Susunan seri ataupun susunan paralel pegas pada dasarnya memiliki tujuan tertentu. Susunan seri bertujuan untuk memperkecil konstanta pegas sehingga pertambahan panjang yang dialami sistem pegas akan lebih besar, sedangkan susunan paralel bertujuan untuk memperbesar konstanta pegas sehingga pertambahan panjang sistem pegas lebih kecil dibandingkan dengan susunan seri.

Pada susunan seri pertambahan panjang sistem pegas sama dengan jumlah pertambahan panjang masing-masing pegas sedangkan pada susunan paralel, masing-masing pegas mengalami pertambahan panjang yang sama besar yaitu sama dengan pertambahan panjang sistem pegasnya.

Elastisitas - Susunan Seri dan Paralel Pegas

  1. Tiga buah pegas identik dengan konstanta elastisitas masing-masing 85 N/m disusun secara paralel. Tentukanlah konstanta pegas pengganti dari rangkaian tersebut.

    Pembahasan
    Diketahui : k1 = k2 = k3 = 85 N/m.
    kp = k1 + k2 + k3
    ⇒ kp = 85 + 85 + 85
    ⇒ kp = 255 N/m.

  2. Tiga buah pegas masing-masing memiliki konstanta pegas 100 N/m, 200 N/m, dan 400 N/m. Jika ketiga pegas tersebut dirangkai secara seri, maka tentukanlah konstanta pegas penggantinya.

    Pembahasan
    Diketahui : k1 = 100 N/m;  k2 = 200 N/m;  k3 = 400 N/m.
    1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3
    ⇒ 1/ks = 1/100 + 1/200 + 1/400
    ⇒ 1/ks = (4 + 2 + 1) / 400
    ⇒ 1/ks = 7/400
    ⇒ ks = 400/7
    ⇒ ks = 57,1 N/m.

  3. Dua buah pegas yang memiliki konstanta pegas 100 N/m dan 400 N/m disusun secara seri kemudian susunan tersebut diberi beban bermassa 500 gram yang digantung di bagian bawahnya. Tentukanlah :
    a. Konstanta pegas pengganti
    b. Pertambahan panjang sistem pegas

    Pembahasan 
    1. Konstanta pegas pengganti
      Diketahui : k1 = 100 N/m;  k2 = 400 N/m.
      1/ks = 1/k1 + 1/k2
      ⇒ 1/ks = 1/100 + 1/400
      ⇒ 1/ks = (4 + 1) / 400
      ⇒ 1/ks = 5/400
      ⇒ ks = 400/5
      ⇒ ks = 80 N/m.

    2. Pertambahan panjang
      Diketahui : m = 500 gr = 0,5 kg, maka F = m.g = 5 N
      F = ks ΔL
      ⇒ ΔL = F/ks
      ⇒ ΔL = 5/80
      ⇒ ΔL = 0,062 m
      ⇒ ΔL = 6,2 cm.

  4. Tentukanlah pertambahan panjang sistem pegas bila dua buah pegas yang memiliki konstanta pegas masing-masing 200 N/m dan 500 N/m disusun secara seri dan diberi beban sebesar 1 kg.

    Pembahasan
    Diketahui : k1 = 200 N/m;  k2 = 500 N/m; F = 1 (10) = 10 N.
    1/ks = 1/k1 + 1/k2
    ⇒ 1/ks = 1/200 + 1/500
    ⇒ 1/ks = (5 + 2) / 1000
    ⇒ 1/ks = 7/1000
    ⇒ ks = 1000/7
    ⇒ ks = 142,85 N/m.
    F = ks ΔL
    ⇒ ΔL = F/ks
    ⇒ ΔL = 10/142,85
    ⇒ ΔL = 0,07 m
    ⇒ ΔL = 7 cm.

  5. Tiga buah pegas identik disusun secara paralel dan diberi beban sebesar 30 Newton yang digantung pada ujung bagian bawah pegas. Jika beban menyebabkan sistem pegas bertambah panjang 10 cm, maka tentukanlah konstanta masing-masing pegas.

    Pembahasan
    Diketahui : k1 = k2 = k3 = k ; F = 30 N ; ΔL = 10 cm = 0,1 m.
    kp = k1 + k2 + k3
    ⇒ kp = k + k + k
    ⇒ kp = 3k
    F = kp ΔL
    ⇒ kp = F/ΔL
    ⇒ 3k = 30/0,1
    ⇒ 3k = 300
    ⇒ k = 100 N/m.
    Jadi, konstanta masing-masing pegas 100 N/m.

  6. Sebuah sistem pegas yang terdiri dari 5 buah pegas yang disusun secara seri diberi beban 0,5 kg di bagian ujung bawahnya sehingga mengalami pertambahan panjang sebesar 12,5 cm. Jika kelima pegas tersebut identik sehingga memiliki konstanta yang sama besar, maka tentukanlah konstanta masing-masing pegas.

    Pembahasan 
    Diketahui : k1 = k2 = k3 = k4 = k5 = k ; F = 5 N ; ΔL = 12,5 cm = 0,125 m.
    1/ks = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3 + 1/k4 + 1/k5
    ⇒ 1/ks = 1/k + 1/k + 1/k + 1/k + 1/k
    ⇒ 1/ks = 5/k
    ⇒ ks = k/5
    F = ks ΔL
    ⇒ ks = F/ΔL
    ⇒ k/5 = 5/0,125
    ⇒ k = 25/0,125
    ⇒ k = 200 N/m.
    Jadi, konstanta masing-masing pegas 200 N/m.

  7. Seorang murid ingin membuat sistem pegas yang terdiri dari dua pegas untuk menahan beban sebesar 2 kg. Ia memiliki sebuah pegas dengan konstanta 400 N/m dan satu pegas lagi sedang ia pilih. Jika pertambahan panjang sistem pegas yang diperbolehkan adalah 10 cm, maka tentukanlah konstanta pegas lainnya yang dibutuhkan murid tersebut.

    Pembahasan
    Diketahui : k1 = 400 N/m; ΔL = 10 cm = 0,1 m; F = 20 N.
    F = ks ΔL
    ⇒ ks = F/ΔL
    ⇒ ks = 20/0,1
    ⇒ ks = 200 N/m.
    1/ks = 1/k1 + 1/k2
    ⇒ 1/ks = 1/400 + 1/k2
    ⇒ 1/200 = 1/400 + 1/k2
    ⇒ 1/200 - 1/400 = 1/k2
    ⇒ 1/k2 = (2 - 1)/400
    ⇒ 1/k2 = 1/400
    ⇒ k2 = 400 N/m.
    Jadi, murid tersebut membutuhkan pegas dengan konstanta 400 N/m.

  8. Tiga buah pegas disusun seri-paralel dan di bagian bawahnya digantungi beban seberat W seperti gambar di bawah ini. Jika ketiga pegas tersebut memiliki konstanta yang sama yaitu 200 N/m dan mengalami pertambahan panjang 2 cm, maka tentukanlah berat beban yang digantungkan.


    Pembahasan
    Pada gambar jelas terlihat bahwa pegas 1 dan pegas 2 disusun secara paralel kemudian disusun seri dengan pegas 3. Oleh karena itu kita dapat menghitung konstanta pegas pengganti pada susunan paralel terlebih dahulu.
    kp = k1 + k2
    ⇒ kp = 200 + 200
    ⇒ kp = 400 N/m.
    1/ks = 1/kp + 1/k3 
    ⇒ 1/ks = 1/400 + 1/200
    ⇒ 1/ks = 3/400
    ⇒ ks = 400/3
    ⇒ ks = 133,3 N/m
    W = F = ks ΔL
    ⇒ W = 133,3 (0,02)
    ⇒ W = 2,6 N
    Jadi gaya berat beban adalah 6 N.

  9. Empat buah pegas identik disusun secara seri-paralel seperti gambar di bawah ini. Jika konstanta masing-masing pegas adalah 500 N/m dan beban 40 N, tentukanlah pertambahan panjang sistem pegas tersebut.


    Pembahasan
    Diketahui : k1 = k2 = k3 = k4 = 500 N/m; F = W = 40 N.
    kp = k1 + k2 + k3
    ⇒ kp = 500 + 500 + 500
    ⇒ kp = 1500 N/m.
    1/ks = 1/kp + 1/k4 ⇒ 1/ks = 1/1500 + 1/500 
    ⇒ 1/ks = (1 + 3)/1500
    ⇒ 1/ks = 4/1500
    ⇒ ks = 1500/4
    ⇒ ks =  375 N/m.
    F = ks ΔL
    ⇒ ΔL = F/ks
    ⇒ ΔL = 40/375
    ⇒ ΔL = 0,106 m
    ⇒ ΔL = 10,6 cm.

  10. Dua buah pegas yang memiliki konstanta berbeda diberi beban yang sama berat yaitu 20 N. Jika pegas pertama memiliki konstanta pegas 200 N/m sedangkan pegas kedua memiliki konstanta pegas 300 N/m, maka tentukanlah perbandingan pertambahan panjang pegas pertama dibandin pegas kedua.

    Pembahasan 
    Diketahui : k1 = 200 N/m; k2 = 300 N/m; F = 20 N
    ΔL = F/ks
    Karena kedua pegas diberi beban yang sama, maka perbandingan pertambahan panjangnya hanya diperngaruhi oleh konstanta pegas.
    ⇒ ΔL1/ΔL2 = k2/k1
    ⇒ ΔL1/ΔL2 = 300/200
    ⇒ ΔL1/ΔL2 = 3/2
    Keterangan : Perhatikan rumus ΔL = F/ks, karena pertambahan panjang berbanding terbalik dengan konstanta pegas maka ΔL1/ΔL2 = k2/k1.
Labels:

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Contoh dan Pembahasan Soal Materi Gaya Lorentz

By Edukasi
Contoh Soal pembahasan Gaya Lorentz. Gaya Lorentz dalam Fisika merupakan Gaya yang ditimbulkan dari beberapa muatan listrik yang bergerak atau oleh arus listrik yang berada pada suatu medan magnet B. Soal No. 1 Sebuah kawat tembaga sepanjang 10 m dialiri arus listrik sebesar 5 mA. Jika kawat tembaga tersebut tegak lurus berada dalam medan magnet sebesar 8 Tesla, berapakah Gaya Lorentz yang timbul? Pembahasan: Diketahui: L = 10 m I = 5 mA = 5 x 10 -3 A B = 8 T Ditanyakan: F = …? Jawaban: F = B . I . L F = 8 . 5 x 10 -3 . 10 = 0,4 N Jadi, Gaya Lorentz yang timbul sebesar 0,4 N Soal No. 2 Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 12 m tegak lurus berada dalam sebuah medan magnet sebesar 90 Tesla. Jika kuat arus listrik yang mengalir pada kawat sebesar 0,02 mA. Berapakah besar Gaya Lorentz-nya? Pembahasan: Diketahui: L = 12 m B = 90 T I = 0,02 mA = 2 x 10 -5  A Ditanyakan: F = …? Jawaban: F = B . I . L F = 90 . 2 x 10 -5  . 1
Post a Comment
Read more

Contoh dan Pembahasan soal Rangkaian Seri RLC

By Edukasi
Masih ingat rangkaian seri di kelas X? Pada saat ini kalian dikenalkan kembali pada rangkaian seri yaitu rangkaian RLC seri yang dialiri arus bolak-balik. Sifat rangkaian RLC seri adalah arus yang melintasi R, L dan C akan sama. Sama disini berarti nilainya sama dan fasenya juga sama. Sedangkan untuk tegangannya berbeda yang berarti berbeda fase dan nilainya. Jika pada rangkaian di aliri arus bolak-balik maka arus dan tegangan tiap-tiap komponennya dapat dituliskan sebagai berikut. Ingat sifat tiap komponennya. i = Im sin ωt VR = VRm sin ωt Vm = VLm sin(ωt + 90o) VC = VCm sin(ωt - 90o) Untuk menentukan hubungan tiap-tiap besaran ini dapat digunakan analisa vektor dengan fase sebagai arahnya. Baca juga : Contoh dan pembahasan Soal Listrik bolak-balik (AC) Berikut ini kami sajikan beberapa contoh soal mengenai rangkain RLC Sebuah resistor memiliki hambatan 10 Ω, induktor dengan reaktansi induktif 20 Ω, dan sebuah kapasitor dengan reaktansi kapasitif 16 Ω dirang
Post a Comment
Read more

Contoh dan pembahasan Soal Listrik bolak-balik (AC)

By Edukasi
Contoh dan pembahasan Soal mengenai Listrik bolak-balik (AC). Agar anda lebih memahami mengenai materi listrik bolak-balik berikut ini kami akan bagikan beberapa contoh serta jawaban soal materi fisika tentang Listrik Bolak-balik (AC). SOAL PILIHAN GANDA  Perhatikan rangkaian R-L-C seri berikut ini! Tegangan yang muncul pada ujung-ujung dari induktor adalah .... A.   400 V B.   350 V C.   300 V D.   200 V E.   100 V Pembahasan Kita tentukan terlebih dahulu nilai impedansi rangkaian (Z). Sebenarnya untuk nilai Z sudah bisa ditebak tanpa menghitung. Coba perhatikan! Nilai R = 40 Ω dan XL − XC = 30 Ω. Dapat dipastikan nilai Z = 50 Ω. Ingat triple Pythagoras 3, 4, 5! Ok, kita anggap anda tidak tahu. Kita kerjakan menurut rumus yang berlaku. Anda harus meninjau kembali rumus Impedansi Rangkaian R-L-C seri Karena rangkaian R-L-C tersebut adalah rangkaian seri, arus yang melalui R, L, atau C adalah sama, yaitu arus yang berasal dari sumber. Arus yang berasal
Post a Comment
Read more