Elastisitas, Materi fiska , contoh soal dan pembahasannya

Soal 1:
Sebuah pegas memiliki konstanta pegas sebesar 200 N/m. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas tersebut sejauh 0,1 meter?

Jawaban:
$F = k \times x = 200 \times 0,1 = 20 \, \text{N}$

---

Soal 2:
Sebuah pegas ditarik hingga meregang sejauh 0,2 meter oleh gaya sebesar 40 N. Tentukan konstanta pegas tersebut!

Jawaban:
$k = \frac{F}{x} = \frac{40}{0,2} = 200 \, \text{N/m}$

---

Soal 3:
Jika sebuah benda dengan massa 0,5 kg digantungkan pada sebuah pegas dan menyebabkan pegas bertambah panjang 0,05 meter, berapa konstanta pegas tersebut? (Anggap percepatan gravitasi $g = 10 \, \text{m/s}^2$).

Jawaban:
$F = m \times g = 0,5 \times 10 = 5 \, \text{N}$.
$k=\frac{F}{x}=\frac{5}{0,05}=100\text{N/m}$

---

Soal 4:
Jika sebuah pegas dengan konstanta 150 N/m ditarik hingga panjangnya bertambah 0,2 meter, berapa energi potensial elastis yang tersimpan dalam pegas?

Jawaban:
Energi potensial elastis:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} \times 150 \times (0,2)^2 = 3 \, \text{J}$.

---

Soal 5:
Sebuah pegas dengan konstanta 100 N/m dipanjangkan 0,15 meter. Berapa besar gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas ini?

Jawaban:
$F = k \times x = 100 \times 0,15 = 15 \, \text{N}$.

---

Soal 6:
Sebuah kawat baja dengan panjang awal 2 meter diregangkan sebesar 0,005 meter ketika diberi gaya sebesar 1000 N. Tentukan modulus Young kawat tersebut! (Luas penampang kawat = 0,001 m²).

Jawaban:
Modulus Young $E = \frac{F \times L_0}{A \times \Delta L} = \frac{1000 \times 2}{0,001 \times 0,005} = 4 \times 10^{8} \, \text{N/m}^2$.

---

Soal 7:
Sebuah pegas dengan konstanta 300 N/m dipanjangkan sejauh 0,25 meter. Hitunglah energi potensial elastis yang tersimpan dalam pegas tersebut.

Jawaban:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} \times 300 \times (0,25)^2 = 9,375 \, \text{J}$.

---

Soal 8:
Berapa besar tegangan yang terjadi pada kawat dengan luas penampang 0,002 m² ketika diberikan gaya sebesar 500 N?

Jawaban:
Tegangan $\sigma = \frac{F}{A} = \frac{500}{0,002} = 250.000 \, \text{N/m}^2$.

---

Soal 9:
Jika sebuah pegas dengan konstanta 400 N/m diregangkan sejauh 0,1 meter, berapa energi potensial elastis yang disimpan dalam pegas tersebut?

Jawaban:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} \times 400 \times (0,1)^2 = 2 \, \text{J}$.

---

Soal 10:
Berapa gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas sepanjang 0,05 meter jika konstanta pegas adalah 80 N/m?

Jawaban:
$F = k \times x = 80 \times 0,05 = 4 \, \text{N}$.

---

Soal 11:
Sebuah pegas dengan konstanta pegas 250 N/m diberi gaya sebesar 50 N. Seberapa besar regangan pegas tersebut?

Jawaban:
$x=\frac{F}{k}=\frac{50}{250}=0,2\text{meter.}$

---

Soal 12:
Jika sebuah kawat tembaga dengan panjang awal 3 meter ditarik hingga bertambah panjang 0,004 meter dengan gaya sebesar 500 N, hitunglah modulus Young kawat tersebut jika luas penampangnya adalah 0,0005 m².

Jawaban:
$E=\frac{F\times L_0}{A\times \mathrm{\Delta }L}=\frac{500\times 3}{0,0005\times 0,004}=7,5\times 10^8{\text{N/m}}^2$

---

Soal 13:
Jika sebuah benda bermassa 2 kg digantung pada pegas dengan konstanta 500 N/m, seberapa jauh pegas akan meregang? (Anggap $g = 10 \, \text{m/s}^2$)

Jawaban:
$F = m \times g = 2 \times 10 = 20 \, \text{N}$.
$x = \frac{F}{k} = \frac{20}{500} = 0,04 \, \text{meter}$.

---

Soal 14:
Berapa energi potensial elastis yang tersimpan dalam pegas dengan konstanta 60 N/m yang diregangkan sejauh 0,1 meter?

Jawaban:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} \times 60 \times (0,1)^2 = 0,3 \, \text{J}$.

---

Soal 15:
Sebuah pegas dengan konstanta 50 N/m diregangkan sejauh 0,02 meter. Berapa besar gaya yang menyebabkan regangan tersebut?

Jawaban:
$F = k \times x = 50 \times 0,02 = 1 \, \text{N}$.

---

Soal 16:
Sebuah pegas dengan konstanta 100 N/m diregangkan sebesar 0,1 meter. Hitung besar energi potensial elastisnya.

Jawaban:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2 = \frac{1}{2} \times 100 \times (0,1)^2 = 0,5 \, \text{J}$.

---

Soal 17:
Jika sebuah benda bermassa 1 kg digantung pada pegas dengan konstanta 100 N/m, seberapa jauh pegas akan meregang? (Gunakan $g = 10 \, \text{m/s}^2$).

Jawaban:
$F = m \times g = 1 \times 10 = 10 \, \text{N}$.
$x = \frac{F}{k} = \frac{10}{100} = 0,1 \, \text{meter}$.

---

Soal 18:
Sebuah pegas memiliki energi potensial elastis sebesar 2 Joule ketika diregangkan 0,1 meter. Hitunglah konstanta pegas tersebut!

Jawaban:
$E_p = \frac{1}{2} k x^2$
$2 = \frac{1}{2} k (0,1)^2$

$k = \frac{2 \times 2}{(0,1)^2} = 400 \, \text{N/m}$

---

Soal 19:
Sebuah kawat diregangkan dengan gaya sebesar 200 N sehingga panjangnya bertambah 0,002 meter. Jika luas penampang kawat adalah 0,001 m² dan panjang awalnya 1 meter, hitunglah modulus Young kawat tersebut.

Jawaban:
$E = \frac{F \times L_0}{A \times \Delta L} = \frac{200 \times 1}{0,001 \times 0,002} = 1 \times 10^8 \, \text{N/m}^2$.

---

Soal 20:
Sebuah pegas dengan konstanta 50 N/m diregangkan sejauh 0,05 meter. Berapa energi potensial elastis yang tersimpan dalam pegas tersebut?