- Elastisitas – Tegangan, Regangan Dan Modulus Elastisitas
- Tegangan, Regangan Dan Modulus Elastisitas
- Soal Dan Penyelesaian Topik Elastisitas Pegas
- 20 Soal Dan Penyelesaian - Elastisitas Dan Gerak Harmonik
Kami tambahkan post berjudul SOAL DAN PENYELESAIAN FISIKA KELAS XI - ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE, yang terdiri dari 10 soal. Kami sengaja menghilangkan sebagian option atau pilihan dari soal pilihan berganda ini, agar blog ini lebih nyaman untuk anda baca.
SOAL DAN PENYELESAIAN ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
1. Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas penampang 2,4 mm². Jika g = 9,8 m/s², tegangan yang dialami kawat tersebut adalah..... Nm-2
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} \sigma &=\frac{F}{A}\\ \sigma &= \frac{98}{2,4.10^{-6}}\\ \sigma &= \frac{98}{2,4}.10^6\\ \sigma &= 40,83.10^6\\ \sigma &= 4.09.10^7\,Nm^{-2}\end{align*}
2. Dua buah kawat x dan y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama sehingga terjadi pertambahan panjang masing-masing 0,5 mm dan 1 mm. Jika diameter kawat y dua kali diameter kawat x, perbandingan modulus Young kawat x terhadap y adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} E&= \frac{F.L}{A.\Delta L}\Rightarrow F_x=F_y\\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{\frac{L_x}{{A_x}\Delta L_x}}{\frac{L_y}{{A_y}\Delta L_y}} \Rightarrow A=\frac{1}{4}\pi d^{2}\\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{L_x}{L_y}\frac{\Delta L_y}{\Delta L_x}\left (\frac{d_y}{d_x} \right )^{2} \\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{1}{2}.\frac{1}{0,5}\left (\frac{2d_x}{d_x} \right )^{2}=\frac{4}{1}\end{align*}
3. Sebuah benda bermassa 500 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjangnya 3m dan luas penampangnya sebesar 0,15 cm². Jika diketahui modulus Young untuk baja 2,0 x 1011N/m², pertambahan panjang kawat adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\\Delta L &= \frac{F.L}{A.E}\\\Delta L &= \frac{mg.L}{A.E}\\ \Delta L &= \frac{500 x10x3}{15 x 10^{-6}. 2x10^{11}}\\ \Delta L &= \frac{15.10^3}{3.10^6}\\ \Delta L &= 5.10^{-3}m=0,5 cm\end{align*}
4. Sebuah kabel baja lift yang memiliki diameter 2 cm mengangkat beban 628 kg. Jika g = 10 m/s², tegangan kabel baja tersebut adalah..... Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} A&=\frac{1}{4}\pi d^{2}\\A&=\frac{1}{4}\pi (2)^{2}\\A&=\pi cm^{2}=3,14.10^{-4}m^{2}\\ \sigma &=\frac{F}{A}=\frac{mg}{A}\\ \sigma &= \frac{628(10)}{3,14.10^{-4}}\\ \sigma &= 2.10^{7}Nm^{-2}\end{align*}
5. Seutas kawat dengan luas penampang 4mm² ditarik oleh gaya 3,2 N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04 cm. Jika panjang kawat pada mula mulanya 80 cm, modulus Young kawat tersebut adalah....Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\ E &= \frac{3,2 x0,8}{4 x 10^{-4}. 4x10^{-6}}\\ E &= 1,6.10^{9}Nm^{-2}\end{align*}
6. Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r dijepit dengan kuat di salah satu ujungnya. Ketika ujung kawat lainnya ditarik oleh gaya F, panjang kawat bertambah 2 cm. Kawat lain dari bahan yang sama, panjangnya 1/4 L dan jari-jari 2r ditarik dengan gaya 2F. Pertambahan panjang kawat ini adalah...
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Karena diberitahu bahan yang sama, maka modulus Youngnya sama. Maka,\begin{align*}E_1&=E_2\\\frac{F_1.L_1}{A_1.\Delta L_1}&=\frac{F_2.L_2}{A_2.\Delta L_2}\Rightarrow A=\pi r^{2}\\\frac{F_1.L_1}{r_{1}^{2}.\Delta L_1}&=\frac{F_2.L_2}{r_{2}^{2}.\Delta L_2}\\\frac{F.L}{r^{2}.2}&=\frac{2F.\frac{1}{4}L}{(2r)^{2}.\Delta L_2}\\\Delta L_2&=0,25cm\end{align*}
7. Berapa beban maksimum yang boleh digantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja adalah 2 x 1011N/m²)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F &= A.e.E\\ F &= 5 \times 10^{-6}\times 10^{-3}\times 2.10^{11} \\F &= 1000 N\end{align*}
8. Sebuah batang silindris pejal terbuat dari besi yang panjangnya 4 m dengan diameter 9,0 cm. Batang tersebut dipasang vertikal dan diujung atasnya diletakkan beban 80.000 kg. Jika modulus Young besi tersebut 1,9 x 1011 Nm-2, batang besi tersebut akan mengalami pemendekan sebesar....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}= \frac{mg.L}{A.\Delta L}\\\Delta L &= \frac{F.L}{E.\frac{1}{4}\pi (d)^{2}}\\ \Delta L & = \frac{8.10^{4}(10) \times 4}{1,9 x 10^{11}. \frac{1}{4}(3,14) (9.10^{-2})^{2}}\\ \Delta L &= 1,6.10^{9}Nm^{-2}\\\Delta L &= 264.10^{-5}m\\\Delta L &= 2,64mm\end{align*}
9. Sebuah massa 225 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang sepanjang 4 m dengan luas penampangnya 0,5 cm². Jika batang itu memanjang 1 mm, modulus Young batang tersebut adalah...Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\E &= \frac{mg.L}{\Delta L .A}\\ E &= \frac{225(10) \times 4}{ 10^{-3}. 5\times 10^{-5}}\\ E &= 1,8.10^{11}Nm^{-2}\end{align*}
SOAL DAN PENYELESAIAN ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE
1. Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas penampang 2,4 mm². Jika g = 9,8 m/s², tegangan yang dialami kawat tersebut adalah..... Nm-2
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} \sigma &=\frac{F}{A}\\ \sigma &= \frac{98}{2,4.10^{-6}}\\ \sigma &= \frac{98}{2,4}.10^6\\ \sigma &= 40,83.10^6\\ \sigma &= 4.09.10^7\,Nm^{-2}\end{align*}
2. Dua buah kawat x dan y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama sehingga terjadi pertambahan panjang masing-masing 0,5 mm dan 1 mm. Jika diameter kawat y dua kali diameter kawat x, perbandingan modulus Young kawat x terhadap y adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} E&= \frac{F.L}{A.\Delta L}\Rightarrow F_x=F_y\\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{\frac{L_x}{{A_x}\Delta L_x}}{\frac{L_y}{{A_y}\Delta L_y}} \Rightarrow A=\frac{1}{4}\pi d^{2}\\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{L_x}{L_y}\frac{\Delta L_y}{\Delta L_x}\left (\frac{d_y}{d_x} \right )^{2} \\ \frac{E_x}{E_y}&= \frac{1}{2}.\frac{1}{0,5}\left (\frac{2d_x}{d_x} \right )^{2}=\frac{4}{1}\end{align*}
3. Sebuah benda bermassa 500 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjangnya 3m dan luas penampangnya sebesar 0,15 cm². Jika diketahui modulus Young untuk baja 2,0 x 1011N/m², pertambahan panjang kawat adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\\Delta L &= \frac{F.L}{A.E}\\\Delta L &= \frac{mg.L}{A.E}\\ \Delta L &= \frac{500 x10x3}{15 x 10^{-6}. 2x10^{11}}\\ \Delta L &= \frac{15.10^3}{3.10^6}\\ \Delta L &= 5.10^{-3}m=0,5 cm\end{align*}
4. Sebuah kabel baja lift yang memiliki diameter 2 cm mengangkat beban 628 kg. Jika g = 10 m/s², tegangan kabel baja tersebut adalah..... Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*} A&=\frac{1}{4}\pi d^{2}\\A&=\frac{1}{4}\pi (2)^{2}\\A&=\pi cm^{2}=3,14.10^{-4}m^{2}\\ \sigma &=\frac{F}{A}=\frac{mg}{A}\\ \sigma &= \frac{628(10)}{3,14.10^{-4}}\\ \sigma &= 2.10^{7}Nm^{-2}\end{align*}
5. Seutas kawat dengan luas penampang 4mm² ditarik oleh gaya 3,2 N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04 cm. Jika panjang kawat pada mula mulanya 80 cm, modulus Young kawat tersebut adalah....Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\ E &= \frac{3,2 x0,8}{4 x 10^{-4}. 4x10^{-6}}\\ E &= 1,6.10^{9}Nm^{-2}\end{align*}
6. Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r dijepit dengan kuat di salah satu ujungnya. Ketika ujung kawat lainnya ditarik oleh gaya F, panjang kawat bertambah 2 cm. Kawat lain dari bahan yang sama, panjangnya 1/4 L dan jari-jari 2r ditarik dengan gaya 2F. Pertambahan panjang kawat ini adalah...
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Karena diberitahu bahan yang sama, maka modulus Youngnya sama. Maka,\begin{align*}E_1&=E_2\\\frac{F_1.L_1}{A_1.\Delta L_1}&=\frac{F_2.L_2}{A_2.\Delta L_2}\Rightarrow A=\pi r^{2}\\\frac{F_1.L_1}{r_{1}^{2}.\Delta L_1}&=\frac{F_2.L_2}{r_{2}^{2}.\Delta L_2}\\\frac{F.L}{r^{2}.2}&=\frac{2F.\frac{1}{4}L}{(2r)^{2}.\Delta L_2}\\\Delta L_2&=0,25cm\end{align*}
7. Berapa beban maksimum yang boleh digantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja adalah 2 x 1011N/m²)
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}F &= A.e.E\\ F &= 5 \times 10^{-6}\times 10^{-3}\times 2.10^{11} \\F &= 1000 N\end{align*}
8. Sebuah batang silindris pejal terbuat dari besi yang panjangnya 4 m dengan diameter 9,0 cm. Batang tersebut dipasang vertikal dan diujung atasnya diletakkan beban 80.000 kg. Jika modulus Young besi tersebut 1,9 x 1011 Nm-2, batang besi tersebut akan mengalami pemendekan sebesar....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}= \frac{mg.L}{A.\Delta L}\\\Delta L &= \frac{F.L}{E.\frac{1}{4}\pi (d)^{2}}\\ \Delta L & = \frac{8.10^{4}(10) \times 4}{1,9 x 10^{11}. \frac{1}{4}(3,14) (9.10^{-2})^{2}}\\ \Delta L &= 1,6.10^{9}Nm^{-2}\\\Delta L &= 264.10^{-5}m\\\Delta L &= 2,64mm\end{align*}
9. Sebuah massa 225 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang sepanjang 4 m dengan luas penampangnya 0,5 cm². Jika batang itu memanjang 1 mm, modulus Young batang tersebut adalah...Nm-2.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}E &= \frac{F.L}{A.\Delta L}\\E &= \frac{mg.L}{\Delta L .A}\\ E &= \frac{225(10) \times 4}{ 10^{-3}. 5\times 10^{-5}}\\ E &= 1,8.10^{11}Nm^{-2}\end{align*}
10. Sebuah pegas sepanjang L memiliki konstanta elastisitas sebesar k. Bila pegas dipotong menjadi 4 bagian yang sama, maka konstanta elastisitas masing-masing bagian menjadi...
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:\begin{align*}k &= \frac{A.E}{L}\Rightarrow L^{'}=\frac{1}{4}L \\\frac{k}{k^{'}} &= \frac{L^{'}}{L}\Rightarrow E=E^{'}\, \textrm{dan}\, A=A^{'}\\\frac{k}{k^{'}} &= \frac{\frac{1}{4}L}{L}=\frac{1}{4}\\k^{'}&=4k\end{align*}
lanjut ke:
