Gaya pegas adalah gaya yang timbul dari sifat elastis suatu benda. Benda padat memiliki kecenderungan untuk mempertahankan posisi aslinya. Gaya pegas timbul karena elastisitas benda yang bila dikenai gaya akan berusaha kembali ke posisi semula.

Definisi Gaya Pegas

Gaya pegas adalah gaya yang timbul karena karet, pegas atau pegas yang diregangkan atau diberi gaya pada benda elastis. Banyak contoh gaya pegas dalam kehidupan seperti ketapel yang ditarik untuk kemudian mendorong batu yang dilempar.

Oleh karena itu gaya pegas hanya berguna untuk benda yang bersifat elastis. Gaya pegas sangat penting untuk kehidupan sehari-hari seperti meredam guncangan pada kendaraan.

Pada Gambar 1 di atas dapat dilihat bahwa terdapat pegas dalam tiga keadaan yaitu pegas tanpa diberi beban, pegas dengan beban m dan pegas dengan beban 2m.

a) Pegas digantung tanpa beban dengan panjang X₀

b) Pegas dalam keadaan tergantung dengan ujung bebasnya digantung oleh beban bermassa m. Ini membuat panjang pegas X₁ dengan pertambahan panjang ΔX₁

c) Pegas dalam keadaan tersuspensi dengan ujung bebasnya tertahan oleh beban yang memiliki massa 2m. Ini membuat panjang pegas X₂ dengan pertambahan panjang ΔX₂

Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa pegas dapat memanjang karena adanya gaya gravitasi yang bekerja pada pegas. Semakin berat beban yang diberikan pada ujung pegas, maka pertambahan panjang pegas semakin besar.

Contoh Benda Yang Memiliki Gaya Pegas

Tempat tidur yang terbuat dari spring bed sebenarnya terdiri dari pegas yang disusun dengan posisi yang sama. Oleh karena itu ketika anak-anak melompat di kasur pegas, mereka dapat didorong berkat gaya dari pegas.

Selain springbed, suspensi pada sepeda motor menggunakan gaya pegas yang disusun secara paralel. Sistem suspensi motor bertujuan untuk meredam guncangan yang timbul saat kendaraan melewati jalan yang tidak stabil. Hal ini sangat penting untuk menjaga kondisi keseimbangan kendaraan.

Formula Gaya Pegas

Jika sebuah pegas dengan konstanta k ingin ditarik sejauh Δx, maka gaya yang dibutuhkan pegas untuk meregang sejauh Δx adalah:

F = kΔx

Rumus untuk menghitung besarnya gaya yang diberikan oleh pegas dinyatakan berdasarkan Hukum Hooke. Jika pegas disusun sejajar, maka gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas sehingga meregang sejauh x adalah dua kali gaya awal.

Fp = 2F = 2k . Δx

Informasi:

F = Gaya pegas (N)
k = konstanta pegas (N/m)
Δx = jarak yang direntangkan pada pegas (m)

Jika pegas ditarik menjauhi posisi semula atau diregangkan, maka Δx akan positif. Jadi gaya yang diberikan oleh pegas adalah negatif. Sedangkan jika pegas ditekan, maka Δx akan bernilai negatif. Sehingga gaya yang diberikan oleh pegas adalah positif.

Konstanta Pegas

Konstanta pegas adalah ciri atau ciri khusus dari pegas. Nilai konstanta pegas dipengaruhi oleh besarnya gaya pemulih. Gaya pemulih adalah gaya yang berguna untuk mengembalikan atau mengembalikan keadaan pegas ke posisi semula.

Misalnya pegas ditarik oleh tangan, maka tangan akan merasakan tarikan pegas untuk kembali ke posisi semula. Sedangkan saat pegas ditekan maka tangan akan merasakan dorongan pegas tersebut. Gaya yang dirasakan oleh tangan disebut gaya pemulih.

Konstanta pegas menunjukkan perbandingan antara gaya (F) terhadap x atau perpanjangan pegas. Selama gaya yang bekerja pada pegas tidak melebihi titik putusnya, besarnya gaya pada pegas akan sebanding dengan perubahan panjang pegas.

Jika pegas diregangkan atau ditarik, gaya yang harus diberikan pegas semakin besar. Sedangkan jika pegas ditekan lebih jauh maka gaya yang diberikan pegas akan semakin besar.

Rangkaian Pegas Seri

Bentuk susunan pegas secara seri dapat dilihat pada Gambar 4 berikut ini:

Pada rangkaian pegas, bila ujung pegas diberi gaya tarik atau gaya dari beban, maka semua pegas akan mengalami gaya yang sama. Konstanta pegas dari susunan pegas deret ditunjukkan pada rumus di bawah ini

Informasi:

ks = konstanta pegas dalam susunan seri

Pada pegas yang disusun secara seri, bila pegas pertama diberi gaya sebesar F, gaya tersebut akan menarik pegas pertama sehingga bertambah sejauh x. Pegas pertama kemudian mentransmisikan gaya ini hingga meregangkan pegas kedua dengan gaya F yang sama.

Pengaturan Pegas Paralel

Susunan pegas secara paralel ditunjukkan berdasarkan Gambar 5 di bawah ini:

Ketika susunan pegas yang sejajar ditarik oleh gaya atau berat tertentu, perpanjangan pegas akan sama dan gaya yang diberikan pada pegas akan dibagi sebanding dengan konstanta. Konstanta pengganti untuk susunan pegas sejajar memenuhi persamaan di bawah ini:

kp = k1 + k2 + k3 + … + kn

Contoh Soal Gaya Pegas

Sebuah pegas yang konstanta pegasnya 75 N/m ditekan sehingga panjang pegas yang semula 10 cm menjadi 5 cm. Tentukan berapa besar gaya pegas?

Tiga pegas disusun paralel dengan konstanta pegas masing-masing k1 = 150 N/m, k2 = 200 N/m, dan k1 = 100 N/m. Tentukan berapa konstanta pegas pengganti dan hitunglah berapa besar perpanjangan susunan pegas ketika digantung dengan beban 5 kg.

Rumus menghitung gaya pegas adalah mengalikan konstanta pegas dengan pertambahan panjang pegas. Hal ini sesuai dengan penelitian Robert Hooke yang menemukan adanya hubungan antara pertambahan panjang pegas dengan gaya yang dikenakan pada pegas.