Suatu pegas dalam keadaan tergantung

Pengantar:

Pada bab ini, kita akan membahas tentang pegas dan energi potensial yang dimilikinya. Pegas adalah suatu benda elastis yang dapat meregang dan memampat. Ketika pegas digantungi beban, energi potensial pegas akan terbentuk. Energi potensial pegas ini bergantung pada massa beban dan perubahan panjang pegas.

Pertanyaan:

Sebuah pegas dalam keadaan tergantung memiliki energi potensial sebesar 0,8 J ketika digantungi beban dengan massa 0,2 kg. Jika beban tersebut digantikan dengan beban yang massa 0,3 kg, berapakah energi potensial pegasnya?

Jawaban:

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita dapat menggunakan rumus energi potensial pegas:

Energi Potensial Pegas (Ep) = 1/2 * k * x^2

Dimana:

• Ep adalah energi potensial pegas
• k adalah konstanta pegas
• x adalah perubahan panjang pegas

Pada kasus ini, kita memiliki energi potensial pegas sebesar 0,8 J ketika beban dengan massa 0,2 kg digantungi. Untuk mencari energi potensial pegas ketika beban dengan massa 0,3 kg digantungi, kita perlu mencari perubahan panjang pegas (x) terlebih dahulu.

Perubahan panjang pegas dapat dihitung menggunakan rumus:

x = m * g / k

Dimana:

• x adalah perubahan panjang pegas
• m adalah massa beban
• g adalah percepatan gravitasi (9,8 m/s^2)
• k adalah konstanta pegas

Dalam kasus ini, kita memiliki:

• m = 0,3 kg
• g = 9,8 m/s^2
• k = ? (belum diketahui)

Untuk mencari konstanta pegas (k), kita perlu menggunakan rumus energi potensial pegas:

Ep = 1/2 * k * x^2

Substitusikan nilai yang diketahui:

0,8 J = 1/2 * k * (m * g / k)^2

0,8 J = 1/2 * (m * g)^2 / k

0,8 J * 2 * k = (m * g)^2

1,6 J * k = (0,3 kg * 9,8 m/s^2)^2

1,6 J * k = 0,88 kg^2 * m^2/s^4

k = 0,88 kg^2 * m^2/s^4 / 1,6 J

k = 0,55 kg * m^2/s^4

Sekarang kita telah mengetahui nilai konstanta pegas (k), kita dapat mencari energi potensial pegas ketika beban dengan massa 0,3 kg digantungi.

Substitusikan nilai yang diketahui:

Ep = 1/2 * k * x^2

Ep = 1/2 * 0,55 kg * m^2/s^4 * (0,3 kg * 9,8 m/s^2 / 0,55 kg * m^2/s^4)^2

Ep = 1/2 * 0,55 kg * m^2/s^4 * (0,3 kg * 9,8 m/s^2)^2 / (0,55 kg * m^2/s^4)^2

Ep = 1/2 * 0,55 kg * m^2/s^4 * 0,88 kg^2 * m^2/s^4 / 0,3025 kg^2 * m^2/s^4

Ep = 0,5 * 0,55 * 0,88 / 0,3025 J

Ep = 0,242 J

Jadi, energi potensial pegas ketika beban dengan massa 0,3 kg digantungi adalah 0,242 J.