Hukum Hooke adalah hukum yang akan kita temui ketika belajar tentang fisika. Bunyinya berkaitan dengan hukum elastisitas suatu benda. Biasanya, hukum ini muncul untuk menjawab pertanyaan tentang soal-soal harian, ulangan, atau ujian nasional bagi para siswa.
Selain itu, Hukum Hooke juga penting untuk diketahui karena kita sering kali bersinggungan dengan suatu benda elastis di kehidupan sehari-hari. Untuk mengetahui segala hal tentang hukum fisika satu ini, mari langsung saja membahas pengertiannya terlebih dahulu.
BACA JUGA: Memahami Rumus Pythagoras Beserta Contoh Soalnya
Apa itu Hukum Hooke?
Secara lengkap, Hooke merupakan suatu hukum atau ketentuan tentang gaya yang ada di dalam bidang ilmu fisika. Terjadi karena adanya sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Menurut Robert Hooke, seorang ilmuwan yang menemukan Hukum Hooke, benda dibedakan menjadi dua jenis, antara lain benda bersifat plastis dan elastis.
Benda yang bersifat plastis adalah yang mengalami perubahan ketika dikenai gaya dan benda itu tidak bisa kembali ke bentuk semula setelah gaya yang diberikan hilang. Sementara untuk benda elastis adalah yang mengalami perubahan ketika dikenai gaya dan benda itu bisa kembali ke bentuk semula ketika gaya tersebut dihilangkan. Contohnya, busur panah, per, gelang karet, dan ketapel.
Secara lengkap, Hukum Hooke berbunyi, “Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknya.”
Robert Hooke melakukan sebuah percobaan untuk mengamati hubungan antara perubahan yang terjadi di antara benda elastis dan gaya yang diberikan kepada benda tersebut. Dari percobaan tersebut, Hooke menemukan sebuah hukum tentang hubungan antara gaya dan perubahan gaya pegas yang sekarang dikenal dengan Hukum Hooke. Besar gaya Hooke tersebut secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas di posisi awal.
Kemampuan sebuah benda untuk kembali lagi ke bentuk semula saat gaya luar diberikan pada benda itu dihilangkan. Apabila sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk dari benda tersebut akan berubah. Untuk karet dan pegas, yang dimaksud dengan perubahan bentuk adalah pertambahan panjang dari kedua benda tersebut. Benda-benda yang bersifat elastis mempunyai batas elastisitas. Terdapat dua macam benda yaitu benda elastis dan benda tidak elastis atau sering disebut plastis.
Robert Hooke, sang penemu Hukum Hooke
Elastisitas dan Hukum Hooke merupakan dua hal yang tidak bisa dipisahkan. Penemuan hukum ini berawal dari seorang ilmuwan bernama Robert Hooke. Ilmuwan yang berasal dari Freshwater, Isle of Wight, Inggris. Lahir pada 18 Juli 1635, yang menuntut ilmu ke Inggris karena tertarik pada bidang seni pada awalnya.
Hooke kemudian berubah minat dan memutuskan untuk mendaftarkan diri ke sekolah Westminster untuk belajar karya klasik dan matematika. Lalu, ia belajar di Universitas Robert Boyle karena rekomendasi dari Thomas Willis, profesor kimia yang membimbing Hooke. Pada saat itu, Thomas Willis baru saja datang dari Oxford dan sedang mencari seorang asisten yang ingin ia jadikan sebagai partner untuk membantu dalam pembuatan pompa udara.
Pada saat itu, Robert Hooke membutuhkan waktu di Boyle selama dua dekade untuk menghasilkan kemajuan yang cukup luar biasa di bidang mekanika. Kemudian di tahun 1662, Hooke diterima sebagai salah satu anggota Kurator Royal Society, di mana tugas utamanya yaitu mengusulkan dan membuat berbagai macam percobaan untuk diajukan di pertemuan mingguan kelompok tersebut.
Sejarah Hukum Hooke
Dua tahun selanjutnya, Hooke berhasil menduduki posisi sebagai profesor di bidang geometri di Gresham College. Ia menggantikan posisi Isaac Borrow yang sebelumnya sudah muncul jadi posisi tersebut. Di tengah kesibukannya sebagai Kurator Royal Society di tahun 1665, Hooke berhasil menerbitkan buku yang berjudul Micrographia.
Buku tersebut adalah buku bidang biologi yang menjadi satu-satunya buku yang dibuat olehnya. Berisi mengenai sejumlah hal yang indah dan tidak lazim dari seorang yang mempunyai keahlian menggambar. Keahlian Hooke sebagai salah seorang ilmuwan yang serba bisa ditampilkan pada tahun 1666, saat terjadinya kebakaran besar di Kota London.
Hooke yang mempunyai kemampuan menggambar seperti halnya seorang arsitek membuat master plan dan perencanaan kembali gedung-gedung yang sudah rusak karena terbakar. Setelah itu, Dewan Kota akhirnya memilih Hooke untuk menjadi perencana pembangunan kota di bawah naungan Sir Christopher Wren. Ia adalah seorang yang menjadi sahabat dekat Hooke dan menemukan peran penting oksigen dalam sistem pernapasan.
Hukum Hooke yang ditemukan memiliki rumus dengan tanda (-) mengungkapkan bahwa arah F berlawanan dengan arah perubahan panjang x. Menurut Hooke, dengan adanya x yang diukur menggunakan posisi keseimbangan pegas, tanda (-) akan menunjukkan bahwa pegas direnggangkan (L>0). Begitu pun sebaliknya, waktu mendesak pegas (L<0), maka gaya pegas di arah L yang positif sementara k disebut sebagai konstanta pegas memiliki dimensi panjang atau gaya.
Sumbangan Robert Hooke pada ilmu pengetahuan
Sebelum masuk ke pembahasan tentang persamaan Hukum Hooke beserta dengan rumus Hukum Hooke, dari sepak terjang Hooke tersebut, sumbangsih yang diberikan untuk ilmu pengetahuan oleh Hooke sangat luas. Robert Hooke sendiri mempunyai perhatian yang cukup besar di bidang keilmuan, mulai dari astronomi hingga geologi, hukum kekekalan atau elastisitas yang masih menggunakan namanya.
Hooke memberikan beberapa sumbangan yang cukup besar ke arah menerangkan gerakan planet dengan menyatakan bahwa orbit planet itu diakibatkan oleh gabungan inersia yang menuruni garis lurus dan gaya tarik matahari. Robert Hooke juga bisa dikatakan hidupnya kurang bahagia.
Di mana ia mudah sekali tersinggung terutama bila curiga kepada seseorang yang dianggap akan mencuri idenya. Ia juga sering sakit dan tidak bisa tidur, bahkan ia hanya tidur selama tiga hingga empat jam saja. Hooke juga menderita penyakit menahun, yaitu kakinya meradang dan ia menjadi buta pada tahun 1702. Tepat satu tahun selanjutnya, Robert Hooke meninggal dunia.
BACA JUGA: Suhu adalah: Pengertian, Alat Ukur, Skala, Satuan & Rumusnya
Rumus Hukum Hooke
Pertambahan panjang yang muncul akan berbanding lurus dengan gaya tarik yang diberikan. Hal tersebut pertama kali diselidiki di abad ke-17 oleh seorang arsitek yang berasal dari Inggris bernama Robert Hooke. Pada saat itu, Hooke mengamati hubungan antara gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas dan pertambahan panjang dari pegas tersebut.
Hooke menemukan bahwa pertambahan panjang pada pegas timbul berbanding lurus dengan gaya yang diberikan. Selain itu, Hooke juga menemukan bahwa pertambahan panjang pada pegas sangat bergantung pada karakteristik dari pegas itu sendiri.
Pegas yang lebih mudah meregang seperti karet gelang akan mengalami pertambahan panjang yang lebih besar walaupun gaya yang diberikan relatif kecil. Begitu pun sebaliknya, pegas yang sulit meregang seperti halnya pegas baja, akan mengalami pertambahan panjang yang relatif sedikit, walaupun diberi gaya yang cukup besar. Karakteristik yang ada di masing-masing pegas tersebut dinyatakan dengan tetapan gaya dari pegas.
Pegas yang mudah meregang seperti halnya karet gelang mempunyai tetapan gaya yang lebih kecil. Sementara itu, pegas yang sulit meregang akan memiliki tetapan daya lebih besar. Rumus Hukum Hooke terdiri dari beberapa hal di bawah ini.
1. Tegangan
Tegangan adalah suatu keadaan di mana sebuah benda mengalami pertambahan panjang ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya sedangkan ujung lainnya ditahan. Contohnya. seutas kawat dengan luas penampang x m2, dengan panjang mula-mula x meter ditarik dengan gaya sebesar N pada salah satu ujungnya sedangkan pada ujung yang lain ditahan maka kawat akan mengalami pertambahan panjang sebesar x meter.
Fenomena ini mengambarkan suatu tegangan yang mana dalam fisika disimbolkan dengan σ dan secara matematis bisa ditulis seperti berikut ini.
- F = Gaya (N)
- A = Luas penampang (m2)
- σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
2. Regangan
Regangan adalah suatu perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dengan panjang awal kawat dalam x meter. Regangan ini bisa terjadi dikarenakan gaya yang diberikan pada benda atau kawat tersebut dihilangkan, sehingga kawat kembali ke bentuk awal.
Hubungan ini secara matematis bisa dituliskan seperti berikut ini.
- e = Regangan
- ΔL = Pertambahan panjang (m)
- Lo = Panjang mula-mula (m)
3. Modulus elastisitas
Dalam fisika, modulus elastisitas disimbolkan dengan E. Modulus elastisitas menggambarkan suatu perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami bahan. Dengan kata lain, modulus elastis sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik regangan.
Elastisitas dalam fisika adalah kondisi suatu benda yang dapat kembali ke kondisi awal setelah diberikan sebuah gaya. Dari penjelasan tentan modulus elastisitas di atas, berikut ini rumus yang dimaksud.
- E = Modulus elastisitas (N/m)
- e = Regangan
- σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
4. Hubungan antara gaya tarik dan modulus elastisitas
Bila ditulis secara matematis, hubungan antara gaya tarik dan modulus elastisitas adalah sebagai berikut.
Keterangan:
- F = Gaya (N)
- E = Modulus elastisitas (N/m)
- e = Regangan
- σ = Tegangan (N/ m2 atau Pa)
- A = Luas penampang (m2)
- E = Modulus elastisitas (N/m)
- ΔL = Pertambahan panjang (m)
- Lo = Panjang mula-mula (m)
BACA JUGA: Rumus Gradien Beserta Contoh Soal dan Pembahasannya
Contoh soal Hukum Hooke
Suatu pegas memiliki suatu pertambahan panjang 0,25 meter sesudah diberikan gaya. Bila pada pegas bertuliskan 400 N/m. Berapakah gaya yang dikerjakan ada pegas tersebut?
Diketahui:
- x = 0,25 m
- k = 400 N/m
Ditanya nilai F?
Jawab:
- F = k . x
- F = 400 N/m x 0,25 m
- F = 100 N
Jadi gaya yang diberikan pada pegas tersebut adalah 100 Newton.
Itulah tadi penjelasan lengkap tentang Hukum Hooke dasar teori beserta dengan contohnya. Semoga penjelasan di atas bisa membuat kita lebih paham lagi dengan elastisitas sebuah benda, yang tentu saja banyak benda elastis yang kita temui sehari-hari.
Mau belanja bulanan nggak pakai ribet? Aplikasi Super solusinya! Mulai dari sembako hingga kebutuhan rumah tangga tersedia lengkap. Selain harganya murah, Sedulur juga bisa merasakan kemudahan belanja lewat handphone. Nggak perlu keluar rumah, belanjaan pun langsung diantar. Yuk, unduh aplikasinya di sini sekarang!
Bagi Sedulur yang punya toko kelontong atau warung, bisa juga lho belanja grosir atau kulakan lewat Aplikasi Super. Harga dijamin lebih murah dan bikin untung makin melimpah. Langsung restok isi tokomu di sini aja!
