TUGAS MATERI DAN SOAL XI MIPA 7 JUMAT, 1 NOVEMBER 2019

TUGAS MATERI DAN SOAL XI MIPA 7 JUMAT, 1 NOVEMBER 2019

Buka web http://wbsusanto.blogspot.com/   

Pelajari materi  ELASTISITAS

Kerjakan soal latihan dengan melihat contoh soal pembahasan

Lembar jawab di kertas tugas diberi identitas nama , kelas /no absen, difoto, dan dikirim WA langsung ke P Wawan sebagai bukti telah mengerjakan setelah itu baru dikumpulkan lembar jawab kertas tersebut di meja P Wawan di Ruang Guru.  

TUGAS KELAS XI MIPA 7

MATERI ELASTISITAS 

Elastisitas adalah sifat suatu benda untuk kembali ke bentuk awal segera setelah gaya yang mengenai benda tersebut dihilangkan. Benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda elastis. Ketika Anda menarik pegas hingga bertambah panjang, pegas akan segera kembali ke ukuran semula setelah gaya tarik tersebut dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda plastis. Contoh benda plastis antara lain plastisin, lumpur, dan tanah liat.

Besaran-besaran yang berhubungan dengan sifat elastisitas benda antara lain sebagai berikut.

A. TEGANGAN (Δ)

 kadang simbolnya sigma  (σ )

Tegangan adalah besamya gaya yang bekerja pada suatu benda pada luas penampang tertentu. Secara matematis, tegangan dirumuskan sebagai berikut.

B. REGANGAN (E)

Regangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan. Regangan dihitung dengan cara membandingkan pertambahan panjang suatu benda terhadap panjang awalnya. Secara matematis, regangan dirumuskan sebagai berikut.

C. MODULUS ELASTISITAS (MODULUS YOUNG )

  SIMBOLNYA E (ELASTISITAS) 

  KADANG SIMBOL Y ( YOUNG) 

Modulus Young adalah besamya gaya yang bekerja pada luas penampang tertentu untuk meregangkan benda. Dengan kata lain, modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada benda. Nilai modulus Young menunjukkan tingkat elastisitas suatu benda. Semakin besar nilai modulus Young, semakin besar pula tegangan yang diperlukan untuk meregangkan benda. Modulus Young dirumuskan sebagai berikut.

Y = E

D. BATAS ELASTIS

Sifat elastisitas benda memiliki batas sampai pada suatu besar gaya tertentu. Apabila gaya yang diberikan lebih kecil daripada batas elastisitas, benda akan kembali ke bentuk semula ketika gayp tersebut dihilangkan. Akan tetapi, apabila gaya yang diberikan lebih besar daripada batas elastisitas benda, benda tidak dapat kembali ke bentuk sem,ula. Benda secara permanen berubah bentuk.

Elastisitas pada Pegas

Pegas merupakan benda elastis karena dapat kembali ke bentuk semula ketika gaya pada pegas dihilangkan. Gaya yang dapat menggerakkan benda kembali ke bentuk semula disebut gaya pemulih.

A. HUKUM HOOKE

Pada tahun 1678, Robert Hooke menyatakan apabila pegas ditarik dengan suatu gaya tanpa melampaui batas elastisitasnya, pada pegas akan bekerja gaya pemulih yang sebanding dengan simpangan benda dari titik seimbangnya tetapi arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Pernyataan ini dikenal dengan hukum Hooke. Secara matematis, hukum Hooke dinyatakan sebagai berikut.

Dx = D L

Tanda negatif pada hukum Hooke bermakna bahwa gaya pemulih pada pegas selalu berlawanan dengan arah simpangan pegas. Tetapan pegas (k) menyatakan ukuran kekakuan pegas. Pegas yang kaku memiliki nilai k yang besar, sedangkan pegas lunak memiliki k kecil.

B. TETAPAN GAYA PADA BENDA ELASTIS

Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa modulus Young dirumuskan sebagai berikut.

Dari persamaan di atas, besarnya gaya yang bekerja pada benda dapat ditulis sebagai berikut.

Berdasarkan hukum Hooke, besar gaya pemulih pada pegas sebesar F =-k ∆x atau F = -k ∆ℓ Dengan demikian, konstanta gaya pada benda elastis dapat dirumuskan sebagai berikut.

C. HUKUM HOOKE UNTUK SUSUNAN PEGAS

Sebuah pegas yang diberi gaya akan mengalami pertambahan panjang sesuai gaya yang diberikan padanya. Bagaimana jika pegas yang diberi gaya’berupa susunan pegas (lebih dari satu)? Berbagai macam susunan pegas antara lain sebagai berikut.

Susunan Seri pegas

Pertambahan panjang pegas yang disusun seri merupakan jumlah pertambahan panjang kedua pegas. Jadi, tetapan pegas yang disusun  seri dihitung:

Jadi, ketetapan pegas yang disusun seri dihitung:

susunan parallel pegas

Gaya mg digunakan untuk menarik kedua pegas sehingga pertambahan panjang kedua pegas sama.

Energi Potensial Pegas

Energi potensial pegas merupakan kemampuan pegas untuk kembali ke bentuksemula. Berdasarkan hukum Hooke, besarnya gaya pemulih sebanding dengan simpangan benda. Hukum Hooke dapat dinyatakan dengan grafik hubungan antar pertambahan panjang pegas (x) terhadap besarnya gaya (F) dilukiskan dalam grafik:

Grafik F-∆x tersebut menunjukkan bahwa daerah yang diarsir merupakan usaha yang dilakukan untuk menarik pegas atau besarnya energi potensial pegas untuk kembali ke bentuk semula. Besarnya energi potensial pegas dihitung dengan langkah sebagai berikut.

---

Contoh Soal :

1. Seutas kawat logam berdiameter 1,4 mm dan panjang 60 cm digantungi beban bermassa 100 gram. Kawat tersebut bertambah panjang 0,3 mm. Apabiia percepatan gravitasi bumi sebesar 9,8 m/s2, hitunglah:
a. tegangan,
b. regangan, dan
c. modulus Young bahan.

Penyelesaian: 

Diketahui

d = 1,4 mm
r = 0,7 mm = 7 x 10-4m
m = 100 g = 0,1 kg
g = 9,8 m/s2ℓ0 = 60 cm = 0,6 m
∆ℓ = 0,3 mm = 3 x 10-4 mm

Ditanyakan :

a. δ
b. e
c. Y

Jawab:

---

2. Sebuah pegas memiliki panjang 50 cm saat digantung vertikal. Pada saat diberi beban seberat 30 N, pegas bertambah panjang menjadi 55 cm. Berapakah konstanta pegas dan panjang pegas ketika ditarik gaya sebesar 45 N?

Penyelesaian:

Diketahui:

X0 = 50 cm = 0,5 m
X1 = 55 cm = 0,55 m
F1 = 30 N
F2 = 45 N

Ditanyakan :

a. K
b. X2

Jawab:

---

3. Seutas kawat sepanjang 1 meter ditarik dengan gaya 4 N. Luas penampang kawat tersebut 2 mm2 dan modulus elastisitasnya 101° N/m2. Hitung pertambahan panjang kawat akibat gaya yang diberikan!

Penyelesaian:

Diketahui:

Y = 1010 N/m2A = 2 mm2 = 2×10-6 m2ℓ = 1 m
F = 4 N

Ditanyakan = ∆ℓ

Jawab:

4 Tiang beton mempunyai tinggi 5 meter dan luas penampang lintang 3 m³ menopang beban bermassa 30.000 kg. Hitunglah (a) tegangan tiang (b) regangan tiang (c) perubahan tinggi tiang! Gunakan g = 10 m/s². Modulus elastis Young Beton = 20 x 10⁹ N/m²
Pembahasan
Diketahui :

Ditanya : (a) Tegangan tiang (b) Regangan tiang (c) Perubahan tinggi tiang!
Jawab :
(a) Tegangan tiang

(b) Regangan tiang

(c) Perubahan tinggi tiang

Tiang bertambah pendek 0,025 milimeter.

5. Contoh soal Modulus Young
Sepotong kawat homogen panjangnya 140 cm dan luas penampangnya 2 mm2. Ketika ditarik dengan gaya sebesar 100 N, bertambah panjang 1 mm. Modulus elastik kawat bahan kawat tersebut adalah...
A.7 . 108 N/m2
B.7 . 109 N/m2
C.7 . 1010 N/m2
D.7 . 1011 N/m2
E.7 . 1012 N/m2



6 Contoh soal hukum Hooke
Gambar di bawah menunjukkan grafik hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang pegas (∆x).


Dari grafik tersebut konstanta pegas adalah...
A.100 N/m
B.200 N/m
C.300 N/m
D.500 N/m
E.5000 N/m



7
Dalam suatu praktikum untuk menentukan konstanta suatu pegas diperoleh data sebagai berikut:

Jika F adalah gaya dan ∆x adalah pertambahan panjang pegas, maka konstanta pegas yang digunakan adalah...
A.100 N/m
B.200 N/m
C.300 N/m
D.400 N/m
E.500 N/m



8
Suatu pegas akan bertambah panjang 10 cm jika diberi gaya 30 N. Pertambahan panjang pegas jika diberi gaya 21 N adalah...
A.2 cm
B.3 cm
C.5 cm
D.6 cm
E.7 cm



9 Contoh soal energi potensial pegas
Sebuah tali karet diberi beban 300 gram dan digantung vertikal pada sebuah statif. Ternyata karet bertambah panjang 4 cm (g = 10 m/s2). Energi potensial karet tersebut adalah...
A.7,5 . 10-2 joule
B.6,0 . 10-2 joule
C.4,5 . 10-2 joule
D.3,0 . 10-2 joule
E.1,5 . 10-2 joule



10
Contoh soal susunan pegas
Tiga pegas identik dengan konstanta 1000 N/m disusun seperti gambar.

Jika susunan pegas diberi beban sehingga bertambah panjang 6 cm, maka pertambahan panjang masing-masing pegas adalah..



11
Tiga buah pegas disusun seperti gambar dibawah.

Jika konstanta pegas k1 = k2 = 3 N/m dan k3 = 6 N/m, maka konstanta susunan pegas besarnya...
A.1 N/m
B.3 N/m
C.7,5 N/m
D.12 N/m
E.15 N/m


12
Tiga buah pegas identik disusun seperti gambar.

Jika massa beban 300 gram (g = 10 m/s2) digantung pada pegas k1 pegas bertambah panjang 4 cm. Besarnya konstanta susunan pegas adalah...
A.225 N/m
B.75 N/m
C.50 N/m
D.25 N/m
E.5 N/m


13
Tiga pegas identik masing-masing mempunyai konstanta 200 N/m tersusun seri paralel seperti gambar dibawah.

Pada ujung bawah susunan pegas digantungi beban seberat w sehingga susunan pegas bertambah panjang 3 cm. Berat beban w adalah...
A.1 N
B.2 N
C.3 N
D.4 N
E.10 N

SOAL TUGAS XI MIPA 1

1
Grafik hubungan antara gaya (F) terhadap penambahan panjang (Δx) suatu pegas ditunjukkan gambar dibawah.

Konstanta pegas yang digunakan adalah...
A.1000 N/m
B.900 N/m
C.800 N/m
D.700 N/m
E.600 N/m

2
Grafik (F-x) menunjukkan hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang pegas.

Besar energi potensial pegas berdasarkan grafik di atas adalah...
A.20 joule
B.16 joule
C.3,2 joule
D.1,6 joule
E.1,2 joule

3
Grafik dibawah menunjukkan hubungan antara gaya (F) dengan pertambahan panjang (Δx) sebuah pegas.

Energi potensial pegas pada saat mengalami pertambahan panjang 14 cm adalah...
A.11,2 joule
B.5,6 joule
C.1,12 joule
D.0,56 joule
E.0,112 joule

4

Empat pegas identik masing-masing memiliki konstanta 300 N/m disusun seperti gambar!
Konstanta gabungan keempat pegas adalah...
A.150 N/m
B.225 N/m
C.300 N/m
D.900 N/m
E.1200 N/m

5.  Dua  kawat A dan kawat B sama panjang dengan perbandingan diameter 5:2, masing-masing ditarik oleh gaya sebesar F, sehingga mengalami pertambahan panjang dengan perbandingn 4:1. Pertanyaannya berapa nilai perbandingan dari modulus young kawat A dan kawat B?