Apa itu Hukum Hooke?

Hukum Hooke adalah prinsip fisika yang menyatakan bahwa gaya pemulih pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang (atau perpendekan) pegas tersebut, selama masih dalam batas elastisitasnya. Dinyatakan dengan rumus F = -k × Δx, di mana tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih selalu berlawanan arah dengan simpangan.

Gaya PegasKonstanta (k)PerpanjanganEnergi PotensialRangkaian Pegas

RUMUS

Ep = ½kx²

Satuan: N/m

Satuan: meter

Hasil akan dihitung secara otomatis saat input terisi

Apa itu Hukum Hooke?

Hukum Hooke adalah prinsip fisika yang menyatakan bahwa gaya pemulih pada pegas berbanding lurus dengan pertambahan panjang (atau perpendekan) pegas tersebut, selama masih dalam batas elastisitasnya. Dinyatakan dengan rumus F = -k × Δx, di mana tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih selalu berlawanan arah dengan simpangan.

Rumus Hukum Hooke & Energi Pegas

F = -k × ΔxRumus: Ep = ½ × k × (Δx)² ; kt(seri) = 1/(1/k₁ + 1/k₂ + ...) ; kt(paralel) = k₁ + k₂ + ...

Keterangan:

  • FGaya Pemulih (Newton)
    Gaya yang dihasilkan pegas(contoh: 10 N)
    💡 Gaya pada shockbreaker motor
  • kKonstanta Pegas (N/m)
    Kekakuan pegas, semakin besar semakin kaku(contoh: 100 N/m)
    💡 Kekakuan spring bed
  • ΔxPerpanjangan (meter)
    Perubahan panjang dari posisi setimbang(contoh: 0,05 m)
    💡 Penyusutan pegas timbangan
  • EpEnergi Potensial (Joule)
    Energi tersimpan dalam pegas(contoh: 1,25 J)
    💡 Energi pada pegas mainan
  • ktKonstanta Total (N/m)
    Konstanta gabungan rangkaian pegas(contoh: 200 N/m)
    💡 Sistem suspensi kendaraan

Hukum Hooke & Rangkaian Pegas

Hukum Hooke menyatakan F = -kx (gaya berbanding lurus dengan simpangan). Energi potensial pegas Ep = ½kx². Untuk rangkaian: Seri menghasilkan kekakuan total lebih kecil (lebih lentur), Paralel menghasilkan kekakuan total lebih besar (lebih kaku).

  1. 1Hukum Hooke: F = -k × Δx - Gaya pemulih berlawanan arah dengan simpangan
  2. 2Energi Pegas: Ep = ½ × k × (Δx)² - Energi tersimpan dalam pegas
  3. 3Seri: 1/kt = 1/k₁ + 1/k₂ + ... - Kekakuan total mengecil
  4. 4Paralel: kt = k₁ + k₂ + ... - Kekakuan total membesar

Kategori:

ElastisKembali ke bentuk asal
PlastisBerubah bentuk permanen
Patah/PutusMelewati titik putus
Rangkaian Seri1/kt = 1/k₁ + 1/k₂ ...
Rangkaian Paralelkt = k₁ + k₂ + ...

Cara Menggunakan Kalkulator Hukum Hooke Kalkulab

Kalkulator ini memiliki 5 mode perhitungan utama. Ikuti langkah-langkah berikut sesuai dengan kebutuhan Anda:

  1. 1

    Pilih Mode Perhitungan

  2. 2

    Masukkan Nilai yang Diketahui

  3. 3

    Input Rangkaian Pegas (Mode 5)

  4. 4

    Tekan Tombol Hitung

  5. 5

    Analisis Hasil

💡 Tips Penggunaan:

  • •Tanda negatif (-) pada F = -kx menunjukkan arah gaya pemulih berlawanan dengan arah regangan
  • •1 cm = 0,01 m. Pastikan mengkonversi cm ke m sebelum menghitung
  • •Semakin besar k (konstanta pegas), semakin kaku pegas (perlu gaya lebih besar untuk meregangkan)
  • •Pada rangkaian seri, kt lebih kecil dari konstanta terkecil (lebih lentur)
  • •Pada rangkaian paralel, kt lebih besar dari konstanta terbesar (lebih kaku)
  • •Hukum Hooke hanya berlaku dalam batas elastisitas (belum deformasi plastis)

Contoh Perhitungan

Contoh 1: Gaya pada Shockbreaker Motor

Soal:

Sebuah shockbreaker motor memiliki konstanta pegas 1000 N/m. Jika pegas tertekan sejauh 5 cm, berapa gaya yang dihasilkan?

Penyelesaian:
  1. 1.Diketahui: k = 1000 N/m, Δx = 5 cm = 0,05 m
  2. 2.Gunakan rumus: F = k × Δx
  3. 3.F = 1000 × 0,05 = 50 N
  4. 4.Gaya pemulih = 50 N (tanda negatif diabaikan untuk besaran)
Hasil:50 N

Shockbreaker menghasilkan gaya pemulih 50 Newton saat tertekan 5 cm. Gaya ini yang meredam guncangan jalan.

Contoh 2: Menghitung Konstanta Pegas Timbangan

Soal:

Sebuah timbangan pegas menunjukkan angka 2 kg (19,6 N) saat digantungi beban dan pegas bertambah panjang 8 cm. Berapa konstanta pegas timbangan tersebut?

Penyelesaian:
  1. 1.Diketahui: F = 2 kg × 9,8 m/s² = 19,6 N, Δx = 8 cm = 0,08 m
  2. 2.Dari F = k × Δx, maka k = F / Δx
  3. 3.k = 19,6 / 0,08 = 245 N/m
Hasil:245 N/m

Konstanta pegas timbangan adalah 245 N/m. Semakin besar angka ini, semakin kaku pegas timbangan.

Contoh 3: Energi Potensial Pegas Mainan

Soal:

Sebuah pegas mainan dengan k = 500 N/m ditekan sejauh 3 cm. Berapa energi potensial yang tersimpan dalam pegas tersebut?

Penyelesaian:
  1. 1.Diketahui: k = 500 N/m, Δx = 3 cm = 0,03 m
  2. 2.Gunakan rumus: Ep = ½ × k × (Δx)²
  3. 3.Ep = 0,5 × 500 × (0,03)²
  4. 4.Ep = 250 × 0,0009 = 0,225 J
Hasil:0,225 J

Energi potensial yang tersimpan adalah 0,225 Joule. Energi ini yang akan menggerakkan mainan saat pegas dilepaskan.

Contoh 4: Rangkaian Pegas Paralel pada Spring Bed

Soal:

Sebuah spring bed menggunakan dua pegas paralel masing-masing dengan konstanta 1500 N/m dan 2000 N/m. Berapa konstanta total sistem pegas tersebut?

Penyelesaian:
  1. 1.Diketahui: k₁ = 1500 N/m, k₂ = 2000 N/m (paralel)
  2. 2.Rumus paralel: kt = k₁ + k₂
  3. 3.kt = 1500 + 2000 = 3500 N/m
Hasil:3500 N/m

Konstanta total spring bed adalah 3500 N/m. Dengan dua pegas paralel, sistem menjadi lebih kaku (tidak melendut dalam) dibanding satu pegas saja.

Contoh 5: Rangkaian Pegas Seri pada Suspensi Mobil

Soal:

Sebuah sistem suspensi menggunakan dua pegas seri dengan konstanta masing-masing 3000 N/m dan 6000 N/m. Berapa konstanta totalnya? Apa keuntungan rangkaian seri?

Penyelesaian:
  1. 1.Diketahui: k₁ = 3000 N/m, k₂ = 6000 N/m (seri)
  2. 2.Rumus seri: 1/kt = 1/k₁ + 1/k₂
  3. 3.1/kt = 1/3000 + 1/6000 = 0,000333 + 0,000167 = 0,0005
  4. 4.kt = 1/0,0005 = 2000 N/m
Hasil:2000 N/m

Konstanta total menjadi 2000 N/m, lebih kecil dari pegas terlemah (3000 N/m). Rangkaian seri membuat suspensi lebih lentur/membal (soft ride) dibanding satu pegas kaku.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

Apa itu Hukum Hooke dan mengapa disebut hukum elastisitas?
Hukum Hooke menyatakan bahwa gaya pemulih (F) pada benda elastis berbanding lurus dengan pertambahan panjang (Δx) selama masih dalam batas elastisitas. Dinyatakan F = -kΔx, di mana k adalah konstanta kekakuan. Disebut hukum elastisitas karena menjelaskan perilaku benda yang bisa kembali ke bentuk semula setelah gaya dihilangkan, selama tidak melewati batas elastisitas (titik yield).
Apa arti tanda negatif (-) pada rumus F = -kx?
Tanda negatif menunjukkan bahwa arah gaya pemulih (F) selalu berlawanan dengan arah simpangan/regangan (x). Jika pegas ditarik ke kanan (x positif), gaya pemulih akan menarik ke kiri (F negatif). Ini menjelaskan sifat restoratif pegas yang selalu berusaha kembali ke posisi setimbang.
Apa perbedaan antara rangkaian pegas seri dan paralel?
Pada rangkaian seri, pegas tersusun berurutan (ujung ke ujung). Konstanta total selalu lebih kecil dari konstanta terkecil (1/kt = 1/k₁ + 1/k₂ + ...), menghasilkan sistem yang lebih lentur/membal. Pada rangkaian paralel, pegas tersusun berdampingan (menahan beban bersama). Konstanta total adalah jumlah semua konstanta (kt = k₁ + k₂ + ...), menghasilkan sistem yang lebih kaku/kuat.
Apa itu batas elastisitas dan apa yang terjadi jika dilewati?
Batas elastisitas (yield point) adalah titik maksimum regangan di mana benda masih bisa kembali ke bentuk semula. Jika dilewati, benda mengalami deformasi plastis (perubahan bentuk permanen) dan tidak bisa kembali ke bentuk asal. Jika regangan terus ditambah, benda akan mencapai titik putus (breaking point) dan patah/putus.
Bagaimana cara menghitung energi potensial pegas?
Energi potensial pegas dihitung dengan rumus Ep = ½ × k × (Δx)², di mana k adalah konstanta pegas dan Δx adalah pertambahan panjang dari posisi setimbang. Energi ini tersimpan dalam pegas yang diregangkan/ditekan dan akan dilepaskan saat pegas kembali ke posisi semula. Satuan energi adalah Joule (J).
Apa saja aplikasi Hukum Hooke dalam kehidupan sehari-hari?
Aplikasi Hukum Hooke sangat luas: (1) Suspensi kendaraan (shockbreaker) untuk meredam guncangan, (2) Timbangan pegas untuk mengukur berat badan, (3) Spring bed untuk kenyamanan tidur, (4) Katup pada mesin kendaraan, (5) Sistem pengereman (rem), (6) Instrumen musik (gitar, piano - ketegangan senar), (7) Pintu otomatis (door closer), (8) Alat tulis pena mekanik.
Mengapa konstanta pegas (k) berbeda-beda untuk setiap pegas?
Konstanta pegas dipengaruhi oleh beberapa faktor: (1) Material pegas (baja, perunggu, titanium memiliki kekakuan berbeda), (2) Diameter kawat pegas (semakin tebal, semakin kaku), (3) Diameter lilitan pegas (semakin besar diameter, semakin lentur), (4) Jumlah lilitan (semakin banyak lilitan, semakin lentur). Pegas dengan k besar membutuhkan gaya lebih besar untuk meregangkan sedikit saja.
Apakah kalkulator ini akurat untuk perhitungan teknik dan rekayasa?
Kalkulator ini sangat akurat untuk perhitungan berdasarkan Hukum Hooke dalam kondisi ideal (pegas linier, batas elastisitas belum terlewati). Untuk aplikasi rekayasa nyata seperti desain suspensi mobil atau struktur bangunan, perlu mempertimbangkan faktor kelelahan material (fatigue), suhu, dan beban dinamis. Namun untuk pembelajaran fisika SMA dan perhitungan sederhana, kalkulator ini sangat memadai.

Kalkulator Terkait

Kalkulator Gaya

Berbagai jenis gaya dalam fisika

Kalkulator Usaha & Daya

Hitung usaha dan energi mekanik

Kalkulator Energi

Energi kinetik, potensial, mekanik

Kalkulator Gaya Gesek

Gaya gesek statis dan kinetis

Kalkulator Torsi

Momen gaya dan putaran

Referensi