Tertarik untuk mempelajari materi fisika, khususnya tentang Energi Potensial Pegas? Jika iya, kamu bisa menyimak pembahasan lengkapnya di sini. Kami juga telah menyiapkan soal yang bisa kamu kerjakan sebagai latihan.
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai Energi Potensial Pegas. Kamu akan diajak untuk memahami materi dan tentang metode menyelesaikan soal.
Kamu juga akan memperoleh latihan soal interaktif yang tersedia dalam tiga tingkat kesulitan, yaitu mudah, sedang, dan sukar. Tertarik untuk mempelajarinya?
Sekarang, kamu bisa mulai mempelajari materi lewat uraian berikut. Apabila materi ini berguna, bagikan ke teman-teman kamu supaya mereka juga mendapatkan manfaatnya.
Kamu dapat download modul & kumpulan soal dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Pengertian Energi Potensial Pegas
Sejumlah energi tentu dibutuhkan untuk meregangkan atau menekan pegas. Energi yang dimiliki pegas saat kondisi teregang atau tertekan merupakan salah satu bentuk energi potensial.
Energi Potensial Pegas
Mari kita tinjau sebuah pegas dengan konstanta $k$ yang terletak di atas lantai licin. Pegas diberi gaya luar sebesar $F$ sehingga ujung pegas bergeser sejauh $x.$
Pada kondisi ini maka pegas memberikan gaya pulih sebesar $F=-kx.$ Usaha yang dilakukan pegas dapat dihitung dengan mengintegralkan gaya pulih terhadap $x.$
Jika pada kondisi awal ujung pegas berada pada $x=x_{i}$ dan setelah diberi gaya luar ujung pegas berada pada posisi $x=x_{f}$ maka usaha yang dilakukan oleh pegas adalah sebesar $W.$
\begin{eqnarray}
W & = & \intop_{x_{i}}^{x_{f}}-kx\, dx\nonumber \\
W & = & \left[-\frac{1}{2}kx^{2}\right]_{x_{i}}^{x_{f}}\nonumber \\
W & = & \frac{1}{2}kx_{i}^{2}-\frac{1}{2}kx_{f}^{2}\\
W & = & E_{pi}-E_{pf}
\end{eqnarray}
Karena gaya luar bekerja berlawanan arah dengan gaya pulih pegas maka, besar usaha $(W_{eks})$ oleh gaya luar adalah
\begin{eqnarray}
W_{eks} & = & E_{pf}-E_{pi}
\end{eqnarray}
Usaha merupakan perubahan energi potensial, sehingga energi potensial dari sebuah pegas yang meregang sebesar $x$ dari kondisi setimbangnya dapat dituliskan rumus energi potensial pegas sebagai berikut.
\begin{eqnarray}
E_{p} & = & \frac{1}{2}kx^{2}
\end{eqnarray}
Jika kemudian gaya luar dihilangkan dan pegas digunakan untuk melontarkan beban bermassa $m$ dan beban $m$ bergerak dengan kecepatan $v$ maka energi potensial pegas berubah menjadi energi kinetik.
Diasumsikan semua energi potensial berubah menjadi energi kinetik maka pada kondisi ini berlaku hukum kekekalan energi mekanik.
\begin{eqnarray}
\Delta E_{p} & +\Delta E_{k}= & 0
\end{eqnarray}
Contoh Soal Energi Potensial Pegas dan Penyelesaiannya
- Pegas dengan konstanta 400 N/m digunakan sebagai pelontar peluru bermassa 10 gram. Hitung kecepatan peluru saat terlontar jika pegas ditekan sejauh 10 cm!
Penyelesaian:
Energi yang digunakan seluruhnya untuk melontarkan peluru, adalah
$\begin{alignedat}{1}E_{p} & =E_{k}\\
\frac{1}{2}kx^{2} & =\frac{1}{2}mv^{2}\\
v & =\sqrt{\frac{kx^{2}}{m}}\\
v & =\sqrt{\frac{400\times10^{-2}}{10^{-2}}}\\
v & =20\mbox{ m/s}
\end{alignedat}
$
- Pegas dengan konstanta 24 N/m digunakan sebagai pelontar peluru mainan secara vertikal. Agar peluru bermassa 100 gram dapat mencapai ketinggian 3 meter, pegas harus dimampatkan sebesar….
Penyelesaian:
Energi yang digunakan seluruhnya untuk melontarkan peluru, adalah
$\begin{alignedat}{1}x & =\sqrt{\frac{2mgh}{k}}\\
& =\sqrt{\frac{2\times0,1\times10\times3}{24}}\\
& =0,5\mbox{ m}
\end{alignedat}
$