Rumus Energi Potensial Pegas

HermanAnis.com. – Hai teman-teman semua, pembahasan kita kali ini masih pada topik Seri Fisika Dasar, yakni Rumus Energi Potensial Pegas.

Dalam keseharian kita, Pegas banyak digunakan sebagai:

1. Ayunan bayi.
2. Suspensi mobil.
3. Perangkat mainan anak-anak seperti pistol mainan, mobil mainan, dan sebagainya.
4. Sokbreker motor.
5. Dan banyak lagi yang lain.

Namun, kita tidak akan membahas itu, kita akan fokus membahas Rumus Energi Potensial Pegas. Mungkin ada yang sudah hafal rumusnya, tapi apakah sudah paham mengapa rumusnya seperti itu?

Baca Juga: Contoh Penerapan Usaha dan Energi dalam Kehidupan Sehari hari

Mari kita mulai!

A. Rumus Energi Potensial Pegas

Perhatikan gambar di bawah ini!

Gambar (a) menunjukkan sebuah pegas dalam keadaan merenggang diam. Ketika sebuah beban di letakkan di atas pegas seperti pada gambar (b), maka pegas mengalami pengurangan panjang sebesar x.

Pegas mengalami pengurangan panjang akibat di tekan oleh gaya berat beban yang kita namakan F_T. Gaya tekan F_T ini, arahnya ke bawah seperti pada gambar (c).

Pada saat gaya F_T bekerja, maka secara bersamaan, pegas memberikan gaya balasan sebesar F_p yang arahnya ke atas. Gaya F_p inilah yang di sebut sebagai gaya pegas.

Dari hasil eksperimen, di peroleh kesimpulan bahwa, besar gaya pegas F_p sebanding atau berbanding lurus dengan perubahan panjang pegas x. Adapun formulasi matematis atau rumus gaya pegas F_p ini di tuliskan dalam bentuk,

F_p = – k x

Dimana,
F_p = gaya pegas (N)
k = konstanta pegas (N/m), semakin besar konstanta pegas, maka semakin susah pegas untuk berubah panjangnya (semakin kaku).
x = perubahan panjang pegas (m), perubahan panjang pegas bisa bertambah, bisa juga berkurang.

Tanda minus pada rumus gaya pegas menunjukkan arah gaya pemulih yang berlawanan dengan gaya yang berkerja pada pegas, misalnya gaya tekan atau gaya tarik. Gaya pemulih ini di sebut juga sebagai gaya pegas.

Persamaan F_p di atas adalah persamaan hukum Hooke. Namun perlu teman-teman catat, rumus ini hanya berlaku jika pegas tidak di tekan/di tarik sampai melewati batas elastisitasnya (x tidak sangat besar)

Ketika Anda menekan atau menarik sebuah pegas, maka seolah-olah ada yang seolah-olah menahan, atau seperti ada yang melawan tarikan/tekanan yang Anda berikan.

Contoh konkretnya, misalnya, sebuah per atau pegas diletakkan di atas meja. Jika Anda meletakkan sebuah benda pada salah satu ujung pegas, lalu pegas itu Anda tekan, lalu bendanya Anda lepas, maka benda akan terlempar.

B. Gaya Pemulih

Kenapa benda bisa terlempar, padahal Anda sudah tidak memberikan gaya pada benda (sudah di lepakskan)?

Nah, sebenarnya pada saat Anda menekan pegas, Anda melakukan usaha untuk membuat pegas tertekan, dan sebaliknya pegas juga melakukan usaha untuk melawan tekanan yang Anda berikan. Atau anda memberikan energi kepada pegas.

Ketika Anda melepaskan bendanya, maka energi yang Anda berikan jadi nol. Sementara itu, energi yang di kerahkan pegas untuk melawan tekanan Anda masih ada, sehingga pegas akan mendorong (melemparkan) benda ke atas. Di sini ada transfer energi dan perubahan energi.

Selain itu, secara alamiah, pegas itu bersifat elastis. Ketika pegas di beri gaya, kemudian gayanya di hilangkan maka pegas akan selalu kembali bentuk semula. Gaya pada pegas yang selalu ingin membuat pegas kembali ke posisi semula di sebut gaya pemulih.

Sekarang kita lanjut bahas, bagaimana energi yang bekerja pada pegas ketika pegas meregang atau mengkerut!

Baca Juga: Contoh Soal Hukum Newton 2

C. Rumus Energi Potensial Pegas

Agar pegas dapat berubah panjangnya, maka pada pegas harus di kenai gaya. Ketika ada gaya yang bekerja pada pegas, maka gaya tersebut di lawan oleh gaya pemulih pegas. Gaya pemulih ini tadi, di sebut juga sebagai gaya pegas.

Untuk bekerja atau melakukan usaha, gaya memerlukan energi. Dalam konteks ini, energi yang di miliki pegas untuk perubahan panjang tertentu kita sebut sebagai Energi Potensial Pegas. Bagaimana rumus energi potensial pegas, mari kita bahas!

Kita mulai. Untuk menghitung Energi Potensial pegas ini, kita gunakan konsep usaha W. Rumusan persamaan usaha W secara umum adalah,

W = F . S

dalam konteks pegas, persamaannya menjadi,

W = F_p. x

Perlu diingat, konsep usaha (W = F.s) adalah ketika usaha itu dilakukan oleh gaya F yang konstan. Nah, dalam konteks gaya pegas, besar gaya F_p tidak konstan. Gaya F_p adalah variabel dari x.

Olehnya itu, maka rumus usahanya (W) menjadi,

Jika dilanjutkan, rumusnya menjadi,

Persamaan terakhir ini memberikan kita persamaan atau rumus energi potensial pegas yang di simbolkan sebagai E_p. Sehingga,

Persamaan ini juga mengkonfirmasi bahwa, bahwa usaha itu adalah perubahan energi. Usaha pada pegas adalah perubahan energi potensial pada pegas. Dengan demikian maka rumus energi potensial pegas adalah ,

E_p adalah energi potensial pegas.

Baca Juga: Rumus Cepat Rambat Gelombang

Terima kasih telah membaca artikel ini.
semoga bermanfaat.