Ingin mempelajari materi fisika, khususnya tentang Rangkaian Pegas? Supaya lebih paham, kamu bisa menyimak pembelajarannya di sini. Kamu juga bisa mengerjakan soal latihan untuk mempraktikkan materi yang telah dijelaskan.
Lewat pembahasan ini, kamu bisa belajar mengenai Rangkaian 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 rangkaian seri dan paralel dalam bentuk pdf pada link dibawah ini:
Definisi
Pada dasarnya rangkaian pegas dapat dirangkai dalam bentuk rangkaian seri dan paralel. Pegas dirangkai dengan tujuan mendapatkan pegas pengganti dengan konstanta sesuai kebutuhan.
Pengertian rangkaian seri dan paralel adalah sebagai berikut; Rangkian seri berfungsi menghasilkan rangkaian pegas dengan konstanta yang lebih kecil. Sedangkan pegas yang dirangkai paralel dapat menghasilkan pegas dengan konstanta yang lebih besar.
Dalam aplikasinya pada contoh soal rangkaian seri dan paralel beserta jawabannya akan ditekankanĀ perlunya untuk memahami rumus rangkaian seri dan paralel
1. Rangkaian Seri Pegas
Mari kita tinjau sejumlah $n$ pegas ringan dengan konstanta pegas masing-masing $k_{1,}k_{2,}k_{3……….}k_{n}$ dirangkai secara seri seperti gambar berikut.
Salah satu ujung rangkaian pegas ditahan kemudian ujung yang lain rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar $F$ sehingga rangkaian pegas bertambah panjang sebsar $\Delta x$.
Pada rangkaian seperti ini maka gaya sebesar $F$ bekerja pada masing-masing pegas dan besar $\Delta x$ merupakan penjumlahan dari pertambahan panjang masing-masing pegas ($\Delta x_{1},\Delta x_{2}…..\Delta x_{n}$).
\begin{equation}
\Delta x=\Delta x_{1}+\Delta x_{2}+…..+\Delta x_{n}
\end{equation}
Menurut hukum Hooke, $\Delta x=\frac{F}{k_{s}}$, sehingga persamaan (1) dapat dikembangkan untuk mendapatkan besar kosntanta pegas pengganti rangkaian seri ($k_{s}$).
\begin{eqnarray}
\frac{F}{k_{s}} & = & \frac{F}{k_{1}}+\frac{F}{k_{2}}+…..+\frac{F}{k_{n}}\nonumber \\
\frac{1}{k_{s}} & = & \frac{1}{k_{1}}+\frac{1}{k_{2}}+…..+\frac{1}{k_{n}}
\end{eqnarray}
2. Rangkaian Paralel Pegas
Mari kita tinjau sejumlah $n$ pegas ringan dengan konstanta pegas masing-masing $k_{1,}k_{2,}k_{3……….}k_{n}$ dirangkai secara paralel seperti contoh soal rangkaian paralel pada gambar berikut.
Salah satu ujung rangkaian pegas ditahan kemudian ujung yang lain rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar $F$ sehingga rangkaian pegas bertambah panjang sebesar $\Delta x$. Pada contoh soal rangkaian paralel seperti ini maka gaya sebesar $F$ terbagi ke masing-masing pegas dan setiap pegas bertambah panjang dengan besar yang sama
\begin{eqnarray}
\Delta x & = & \Delta x_{1}=\Delta x_{2}=…..=\Delta x_{n}\\
F & = & F_{1}+F_{2}+…..+F_{n}
\end{eqnarray}
Menurut hukum Hooke, $F=k\Delta x$, sehingga persamaan (4) dapat dikembangkan untuk mendapatkan besar kosntanta pegas pengganti rangkaian paralel ($k_{p}$).
\begin{eqnarray}
k_{p}\Delta x & = & k_{1}\Delta x_{1}+k_{2}\Delta x_{2}+….+k_{n}\Delta x_{n}\nonumber \\
k_{p} & = & k_{1}+k_{2}+….+k_{n}
\end{eqnarray}
Contoh Soal & Pembahasan
- Dua pegas dengan kosntanta masing-masing 18 N/m dan 9 N/m. Hitung konstanta pegas pengganti jika kedua pegas disusun secara:
(a) seri
(b) paralel
Penyelesaian:
a. Jika disusun secara seri maka
$\begin{alignedat}{1}k_{s} & =\frac{k_{1}\times k_{2}}{k_{1}+k_{2}}\\
& =\frac{18\times9}{18+9}\\
& =6\mbox{ N/cm}
\end{alignedat}
$
b. Jika disusun secara seri maka
$\begin{alignedat}{1}k_{p} & =k_{1}+k_{2}\\
& =18+9\\
& =27\mbox{N/m}
\end{alignedat}
$
- Tiga pegas identik dengan konstanta pegas 6 N/cm dirangkai seperti gambar berikut.
(a) Tentukan konstanta pegas pengganti rangkaian tersebut!
(b) Berapakah gaya yang dibutuhkan agar rangkaian pegas bertambah panjang 10 cm?
Penyelesaian:
(a) Tentukan konstanta pegas pengganti rangkaian tersebut!
Pegas $k_{1}$ dan $k_{2}$dirangakai secara paralel sehingga konstanta penggantinya adalah $k_{p}=12$ N/cm.
Pegas $k_{p}$ dan $k_{3}$dirangkai seri, sehingga konstanta penggantinya adalah
$\begin{alignedat}{1}k_{s} & =\frac{k_{p}\times k_{3}}{k_{p}+k_{3}}\\
& =\frac{12\times6}{12+6}\\
& =4\mbox{ N/cm}
\end{alignedat}
$
(b) Berapakah gaya yang dibutuhkan agar rangkaian pegas bertambah panjang 10 cm?
Gaya yang dibutuhkan untuk agar pegas bertambah panjang sebesar 10 cm adalah
$\begin{alignedat}{1}F & =k_{s}\times\Delta x\\
& =4\mbox{N/cm}\times10\mbox{ cm}\\
& =40\mbox{ N}
\end{alignedat}
$