Geologi dan Cabang Cabang Ilmunya

Geologi dan Cabang Cabang Ilmunya

Geologi berasal dari kata geo dan logos. geoyang berarti bumi dan logos yang berarti pengertian. Secara etimologi, geologi adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari lapisan lapisan batuan yang berada di dalam bumi beserta susunannya.

Pengertian lain Geologi

Geologi dapat diartikan sebagai ilmu yang berhubungan dengan bumi, meneliti sejarahnya dengan kehidupan yang ada, susunan keraknya,bangun dalamnya, berbagai gaya yang bekerja padanya, dan evolusi yang dialaminya. (Purbohadiwijoyo, 1992)

Geology is the study of the Earth as a whole, its origin, structure, composition, and history (including the development of live), and the nature of the processes, which have given rise to its present state (Whitte and Brooks, 1979)

Geology is the study or the science of the Earth, its history, and its life as recorded in the rocks, included the study of the geologic features of an area, such as the geometry of the rock formations, weathering and erosion, and sedimentation (Parker, 1997)

Geologi mempelajari bmi, terutama asal usulnya, sejarah perkembangan, materi penyusun, proses yang telah, sedang, dan akan terjadi, struktur serta makhluk hidup yang pernah hidup pada waktu lampau geologi.

Cabang Cabang Ilmu Geologi

Kristalografi yaitu ilmu yang mempelajari kristal dan mineral
Mineralogi yaitu ilmu yang mempelajari mineral
Petrologi yaitu ilmu yang mempelajari asal mula batuan
Petrologi Sedimen yaitu ilmu yang mempelajari batuan sedimen
Geologi Struktur yaitu ilmu yang mempelajari sikap, bentuk, dan tatanan batuan pada kerak bumi
Geologi Fisikal yaitu ilmu yang mempelajari proses eksternal dan internal, seperti erosi, deposisi, dan aktivitas gunung berapi
Sejarah Geologi yaitu ilmu yang mempelajari kronologi peristiwa dari perkembangan bumi
Stratigrafi yaitu ilmu yang mempelajari urutan dan kronologi dari lapisan batuan
Paleontologi yaitu ilmu yang mempelajari kehidupan
Geofisika yaitu ilmu yang mempelajari sifat fisika material pembentuk kerak bumi
Geokimia yaitu ilmu yang mempelajari sifat kimia material pembentuk kerak bumi
Geologi Ekonomi yaitu ilmu yang mempelajari kegunaan praktis dari material geologis
Gelogi Tambang yaitu ilmu yang mempelajari masalah jebakan material dan hubungannnya dengan pertambangan
Geologi Bijih yaitu ilmu yang berkaitan dengan geologi dan jebakan bijih
Geologi Lapangan yaitu ilmu yang mempelajari penyelidikan geologi dilapangan
Geologi Foto yaitu ilmu yang mempelajari tekhnik interpretasi foto dalam bidang geologi

Geothermal

Energi Panas Bumi

Energi panas bumi (atau energi geothermal) adalah sumber energi yang relatif ramah lingkungan karena berasal dari panas dalam bumi. Air yang dipompa ke dalam bumi oleh manusia atau sebab-sebab alami (hujan) dikumpulkan ke permukaan bumi dalam bentuk uap, yang bisa digunakan untuk menggerakkan turbin-turbin untuk memproduksi listrik. Biaya eksplorasi dan juga biaya modal pembangkit listrik geotermal lebih tinggi dibandinkan pembangkit-pembangkit listrik lain yang menggunakan bahan bakar fosil. Namun, setelah mulai beroperasi, biaaya produksinya rendah dibandingkan dengan pembangkit-pembangkit listrik berbahan bakar fosil.

Di samping menghasilkan listrik, energi geotermal juga bisa digunakan untuk pompa pemanas, alat mandi, pemanas ruangan, rumah kaca untuk tanaman, dan proses-proses industri.

Di beberapa tahun terakhir, pasar untuk tenaga geothermal meningkat tajam, terutama di pasar-pasar negara berkembang karena - akibat pertumbuhan ekonomi - semakin banyak komunitas-komunitas di pedesaan berpenghasilan rendah yang mendapat akses ke jaringan listrik. Banyak pemerintah juga makin meningkatkan fokus untuk mengurangi kebergantungan pada bahan bakar fosil yang mahal dan tidak ramah lingkungan.

Indonesia adalah salah satu dari negara-negara berkembang ini yang meghadapi perningkatan permintaan listrik sebanyak 10% setiap tahunnya (terutama di pulau-pulau di luar Jawa) dan karena itu negara ini membutuhkan tambahan kapasitas untuk menghasilkan listrik sekitar 6 Giga Watt per tahun. Rasio kelistrikan Indonesia - yaitu persentase rumah tangga Indonesia yang terhubung dengan jaringan listrik - sekitar 80,38% pada akhir 2013, mengimplikasikan bahwa masih ada sekitar 50 juta penduduk Indonesia yang tidak memiliki akses listrik. Pemerintah Indonesia memiliki harapan-harapan tinggi untuk energi geothermal. Indonesia memiliki cadangan-cadangan geothermal terbesar di dunia, karena itu Pemerintah bertujuan meningkatkan peran energi geothermal sebagai penghasil listrik. Karena permintaan energi meningkat tajam di Indonesia (negara dengan ekonomi terbesar di Asia Tenggara) - karena pertambahan penduduk dikombinasikan dengan ekspansi struktural ekonomi menyebabkan semakin bertambahnya jumlah kalangan menengah dan juga pertumbuhan industrialisasi dan investasi-investasi baru - Pemerintah, baru-baru ini, telah melakukan usaha-usaha untuk mempermudah investasi dalam ekspansi geothermal setelah selama ini cenderung mengabaikan sektor ini. Di masa lalu keadaannya terbalik, pemerintah bergantung pada batu bara, gas bumi, dan minyak mentah untuk menjadi bahan bakar pembangkit-pembangkit listrik. Sejalan dengan masa lalu ini, pemerintah juga telah mengabaikan potensi sumber-sumber energi terbarukan yang lain (seperti energi hidroelektrik, tenaga surya, biofuel dan biomass). Pihak swasta juga kurang berminat untuk berinvesatasi di sumber-sumber energi terbarukan di Indonesia karena iklim investasi negara ini yang rumit (birokrasi yang buruk, korupsi, kurangnya infrastruktur yang layak, dan kurangnya kepastian hukum). Terlebih lagi, berlimpahnya batu bara yang murah di Indonesia membuat investasi dalam energi yang terbarukan kurang menarik.

ENERGI GEOTHERMAL DI INDONESIA

Produksi dan Konsumsi Energi Geothermal

Sekitar 40% cadangan energi geothermal dunia terletak di bawah tanah Indonesia, maka negara ini diperkirakan memiliki cadangan-cadangan energi geotermal terbesar di dunia dan karena itu memiliki potensi tinggi untuk sumber energi terbarukan. Namun, sebagian besar dari potensi ini belum digunakan. Saat ini, Indonesia hanya menggunakan 4-5% dari kapasitas geothermalnya.

Faktor utama yang menghalangi investasi pengembangan geothermal di Indonesia adalah hukum di Indonesia sendiri. Dulu aktivitas geothermal didefinisikan sebagai aktivitas pertambangan (Undang-Undang No. 27/2003) yang mengimplikasikan bahwa hal ini dilarang untuk dilaksanakan di wilayah hutan lindung dan area konservasi (Undang-Undang No. 41/1999), walaupun faktanya aktivitas-aktivitas tambang geothermal hanya memberikan dampak kecil pada lingkungan (dibandingkan aktivitas-aktivitas pertambangan yang lain). Namun, sekitar 80% dari cadangan geothermal Indonesia terletak di hutan lindung dan area konservasi, oleh karena itu mustahil untuk memanfaatkan potensi ini. Pada Agustus 2014, waktu periode kedua administrasi Presiden Susilo Bambang Yudhoyono hampir selesai, Dewan Perwakilan Rakyat (DPR) Indonesia mengesahkan Undang-Undang Geothermal No. 21/2014 (menggantikan Undang-Undang No. 27/2003) yang memisahkan geotermal dari aktivitas-aktivitas pertambangan yang lain dan karena itu membuka jalan untuk eksplorasi geothermal di wilayah hutan lindung dan area konservasi. Pengesahan Undang-Undang ini adalah gebrakan yang penting. Namun, pada saat tulisan ini dibuat (Desember 2014), Undang-Undang baru ini masih perlu diatur pelaksanaannya dengan peraturan-peraturan kementerian yang lain.

Pemerintah Indonesia juga telah melaksanakan berbagai upaya lain untuk membuat investasi energi panas bumi lebih menarik. Geothermal Fund Facility (GFF) menyediakan dukungan untuk memitigasi resiko-resiko dan menyediakan informasi mengenai biaya pengembangan awal geothermal yang relatif tinggi.

Halangan lain di Indonesia adalah tarif listrik yang tidak kompetitif. Melalui subsidi pemerintah, tarif listrik menjadi murah. Selain itu, Perusahaan Listrik Negara (PLN) memiliki monopoli distribusi listrik di Indonesia dan karena itu energi listrik dari produsen-produsen independen harus dijual kepada PLN. Namun, di Juni 2014, Pemerintah Indonesia mengumumkan akan membuat harga pembelian (dibayar oleh PLN) menjadi lebih menarik melalui kebijakan tarif feed-in yang baru.

Terakhir, eksplorasi geothermal di Indonesia dihalangi oleh keadaan infrastruktur yang buruk di wilayah-wilayah terpencil, perlawanan masyarakat lokal pada proyek-proyek ini, dan juga birokrasi yang buruk (prosedur perizinan yang panjang dan mahal yang melibatkan pemerintah pusat provinsi, dan kabupaten).

Cadangan energi panas bumi yang terbesar terletak di wilayah barat Indonesia dimana ada permintaan energi yang paling tinggi: Sumatra, Jawa dan Bali. Sulawesi Utara adalah provinsi yang paling maju dalam penggunaan geotermal untuk energi listrik: sekitar 40% dari pasokan listriknya didapat dari energi geothermal.

Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Geothermal Sarulla di Sumatra Utara

Diperlukan waktu lebih dari dua dekade untuk memulai pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Geothermal Sarulla di Sumatra Utara (Kabupaten Tapanuli Utara) yang didesain untuk menjadi pembangkit listrik tenaga panas bumi terbesar di dunia dengan total kapasitas bersih 330 Mega Watt yang terjamin untuk periode 30 tahun (cukup untuk menyediakan listrik pada 330.000 rumah). Setelah tertunda karena birokrasi yang buruk dan kurangnya sumber pembiayaan, proses pembangunan proyek ini (yang membutuhkan investasi 1,6 milyar dollar AS) akhirnya mulai dilaksanakan pada Juni 2014. Pembangkit listrik ini direncanakan untuk mulai beroperasi pada 2016 dan akan beroperasi penuh di 2018. Total biaya 1,17 milyar dollar AS dikumpulkan melalui pinjaman-pinjaman dari enam peminjam komersil (Bank of Tokyo-Mitsubishi UFJ Ltd, ING Bank NV, Societe Generale, Sumitomo Mitsui Banking Corportation, Mizuho Bank Ltd dan National Australia Bank), serta Asian Development Bank (ADB) dan Japan Bank for International Cooperation (JBIC). Proyek Sarulla dipimpin oleh konsorsium yang terdiri dari Medco Power Indonesia (37.5%), Itochu Corporation (25%), Kyushu Electric Power Company (25%) dan Ormat International (12.5%).

Pembangkit Listrik Sarulla akan menggantikan Pembangkit Listrik Panas Bumi Wayang Windu (milik Star Energy) sebagai pembangkit listrik tenaga geotermal terbesar di Indonesia. Pembangkit Listrik Wayang Windu, terletak di wilayah selatan Bandung (Jawa Barat), memiliki kapasitas total 227 Mega Watt.

Pengembangan Pembangkit Listrik Panas Bumi Sarulla adalah langkah penting untuk meningkatkan peran sumber energi terbarukan dalam memenuhi kebutuhan listrik negara, untuk menggunakan potensi tenaga geothermal yang luar biasa besar, dan untuk memenuhi permintaan energi yang terus meningkat dari negara dengan ekonomi terbesar di Asia Tenggara.

Source: Indonesia Investment

Soal dan pembahasan tentang elastisitas

Halo guys hari ini saya akan membahas soal soal tentang Elastisitas dan Hukum Hooke. Kita mempelajari tentang sifat elastisitas suatu bahan. Lalu juga mempelajari tentang gerak harmonik dan gaya pemulih pada elastis benda. Berikut adalah beberapa soal dan pembahasannya yang berhasil saya kumpulkan dari beberapa sumber

1). Perhatikan gambar grafik tegangan-regangan sebuah kawat berikut. Modulus Young kawat x adalah..... (x menunjukkan: tegangan x 10⁷ Nm^-2 dan Regangan x 10^-4). X dari grafik menunjukkan ke tegangan yaitu 20, dan ke regangan yaitu 4)
a. 5 Nm^-2                      d. 40 Nm^-2
b. 10 Nm^-2                    e. 80 Nm^-2
c.  20 Nm^-2

Diketahui: 
σ = 20 x 10⁷
e = 4 x 10^-4

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = tegangan/regangan
E = σ/e
E = 20 x 10⁷/4 x 10^-4
E = 5 x 10¹¹ N/m

2). Sebuah balok 10 kg dikaitkan pada sebuah kawat yang memiliki luas penampang 2,4 mm². Jika g = 9,8 m/s², tegangan yang dialami kawat tersebut adalah..... Nm^-2
a. 4,09 x 10⁷                         d. 5,27 x 10⁷
b. 4,17 x 10⁷                            e. 5,79 x 10⁷
c. 5,10 x 10⁷

Diketahui:
A = 2,4 mm² => 2,4 x 10^-6 m²
g = 9,8 m/s²
m = 10 kg => F = m.g = 10.9,8 = 98 N

Ditanya: Tegangan (σ) ?

Jawab:
σ = F/A
σ = 98 / 2,4 x 10^-6
σ = 98 / 2.4 . 10⁶
σ = 40,83 . 10⁶
σ = 4.09. 10⁷

3). Dua buah kawat x dan y panjangnya masing-masing 1 m dan 2 m ditarik dengan gaya yang sama sehingga terjadi pertambahan panjang masing-masing 0,5 mm dan 1 mm. Jika diameter kawat y dua kali diameter kawat x, perbandingan modulus Young kawat x terhadap y adalah....
a. 1:1                       d. 2:1
b. 1:2                       e. 4:1
c. 1:4

Diketahui:
Pada kawat x:
L = 1 m
gaya = F
ΔL = 0,5 mm
diameter = d => A = 1/4.π.d²

Pada kawat y:
L = 2m
gaya = F
ΔL = 1mm
diameter = 2d => A = 1/4.π.(2d)²

Ditanya: Perbandingan Modulus Young?

Jawab:
= E1 : E2
= F.L/A.ΔL : F.L/A.ΔL
= F.1 /1/4.π.d² . 0,5 : F.2 /1/4.π.(2d)² . 1
= 2F / 1/4.π.d² : 2F / 1/4.π.(2d)² (Coret 1/4.π.d² masing-masing persamaan)
= 2F /1 : 2F / 4 (jadi 4 karena 2 dikuadratkan) => Coret 2F masing-masing persamaan
= 1/1 : 1/4
= 1/1 x 4/1
= 4/1
= 4:1 (Jawaban: E)

4). Sebuah benda bermassa 500 kg digantungkan pada sebuah kawat baja dengan panjangnya 3m dan luas penampangnya sebesar 0,15 cm². Jika diketahui modulus Young untuk baja 2,0 x 10¹¹N/m², pertambahan panjang kawat adalah....
a. 0,47 cm                            d. 0,50 cm
b. 0,48 cm                            e. 0,51 cm
c. 0,49 cm

Diketahui:
m = 500 kg => F = 500x10 = 5000 N => 5 x 10³
L = 3m => 3x10² cm
A = 0,15 cm² => 1,5 x 10^-5 m²
E = 2,0 x 10¹¹N/m²

Ditanya: ΔL (Pertambahan panjang kawat)?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
ΔL = F/A . L/E
ΔL = F.L / A.E
ΔL = 5 x 10³. 3x10² / 1,5 x 10^-5. 2,0 x 10¹¹
ΔL = 15 x 10⁵/ 3 x 10⁶
ΔL = 1.500.000 / 3.000.000
ΔL = 0,50 cm (Jawaban: D)

5). Sebuah kabel baja lift yang memiliki diameter 4 cm mengangkat beban 628 kg. Jika g = 9,8 m/s², tegangan kabel baja tersebut adalah..... Nm^-2.
a. 0,52 x 10⁶
b. 1,32 x 10⁶
c. 4,9 x 10⁶
d. 7,8 x 10⁶
e. 9,2 x 10⁶

Diketahui:
d = 4 cm
m = 628 kg
g = 9,8 m/s²

Ditanya: Tegangan kabel?

Jawab:
Kita cari A terlebih dahulu:
A = 1/4 π d²
A = 1/4. 3,14. 4²
A = 1/4. 3,14. 16 (1/4 dan 16 dicoret)
A = 3,14. 4
A = 12,56 cm²
A = 12,56 x 10^-4 m²

F = m.g = 628. 9,8 = 6154,4 N

σ = F/A
σ = 6154,4 / 12,56 x 10^-4 
σ = 6154,4 / 12,56 . 10⁴ 
σ = 490 . 10000
σ = 4.900.000 N/m
σ = 4,9 x 10⁶

6). Seutas kawat dengan luas penampang 4mm² ditarik oleh gaya 3,2 N sehingga kawat tersebut mengalami pertambahan panjang sebesar 0,04 cm. Jika panjang kawat pada mula mulanya 80 cm, modulus Young kawat tersebut adalah....Nm^-2.
a. 8 x 10⁵
b. 1,6 x 10⁵
c. 8 x 10⁹
d. 1,6 x 10⁹
e. 1,75 x 10⁹

Diketahui:
A = 4mm² = 4 x (10^-3m)² = 4 x 10^-6m²
F = 3,2 N
L = 80 cm => 0,8 m
ΔL = 0,04 cm => 0,004 m

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
E = 3,2 /4 x 10^-6 . 0,8/0,004
E = 3,2 /4 . 10⁶ . 200
E = 8. 1000000 . 200
E = 1.600.000.000 N/m
E = 1,6 x 10⁹ N/m (Jawaban: D)

7). Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r dijepit dengan kuat di salah satu ujungnya. Ketika ujung kawat lainnya ditarik oleh gaya F, panjang kawat bertambah 2 cm. Kawat lain dari bahan yang sama, panjangnya 1/4 L dan jari-jari 2r ditarik dengan gaya 2F. Pertambahan panjang kawat ini adalah...
a. 0,10 cm                           d. 1,50 cm
b. 0,25 cm                           e. 2,00 cm
c. 0,50 cm

Diketahui:
Pada kawat 1:
panjang = L
jari-jari = r => A = π r²
ditarik oleh gaya = F
ΔL = 2 cm

Pada kawat 2:
panjang = 1/4 L
jari-jari = 2r => A = 2.22/7 r² = π (2r)²
ditarik oleh gaya = 2F

Ditanya: ΔL kawat ke dua adalah??

Jawab:
Karena diberitahu bahan yang sama, maka modulus Youngnya sama. Maka,
E1 = E2
F/A x L/ΔL = F/A x L/ΔL
F/π r² x L/2 = 2F/π (2r)² x 1/4L /ΔL (coret π, r dan F di persamaan 1)
1/1 x L/2 = 2/4 x 1/4L /ΔL
1 . L / 1 . 2 = 2 . 1/4 L / 4 . ΔL
L / 2 = 2/4 L / 4ΔL 
L / 2 = 1/2 L / 4ΔL (samakan L nya masing-masing persamaan)
1/2L / 1 = 1/2 L / 4ΔL  (coret masing-masing 1/2 L)
1 = 4ΔL
ΔL = 1/4
ΔL  = 0,25

Jadi, pertambahan panjang kawat adalah 0,25 cm

8). Sebuah batang silindris pejal terbuat dari besi yang panjangnya 4 m dengan diameter 9,0 cm. Batang tersebut dipasang vertikal dan diujung atasnya diletakkan beban 80.000 kg. Jika modulus Young besi tersebut 1,9 x 10¹¹ Nm^-2, batang besi tersebut akan mengalami pemendekan sebesar....
a. 2,3 mm
b. 2,5 mm
c. 2,6 mm
d. 2,8 mm
e. 3 mm

Diketahui:
L = 4 m
d = 9 cm => 0,09 m | r = d/2 = 9/2 = 4,5
A = πr² = 3,14. 4,5² = 3,14. 20,25 = 63,585 cm² => 63,585 x 10^-4 m²
m = 80.000 kg => F = m.g = 80.000 x 10 =800.000 N
E = 1,9 x 10¹¹ Nm^-2

Ditanya: ΔL (Pemendekan)?

Jawab:
E = F.L / A.ΔL
ΔL = F.L / A.E
ΔL = 800.000.4 /63,585 x 10^-4 . 1,9 x 10¹¹
ΔL = 3.200.000 / 120,8115 x 10⁷
ΔL = 3.200.000 /1.208.115.000
ΔL = 0,00264 m
ΔL = 2,64 mm

9). Sebuah beban 8,0 kg digantungkan pada ujung kawat logam sepanjang 75 cm dengan diameter 0,130 cm. Jika kawat tersebut memanjang 0,035 cm, modulus Young dari kawat logam tersebut adalah...Nm^-2.
a. 1,00 x 10¹¹
b. 1,27 x 10¹¹
c. 1,45 x 10¹¹
d. 1,27 x 10¹⁰
e. 1,45 x 10¹⁰

Diketahui:
m = 8 kg => F = 8x10 = 80 N
L = 75 cm => 0,75 m
d = 0,130 cm
A = 1/4. π. d² = 1/4. 3,14. 0,130² = 1/4. 3,14. 0,0169 = 0,0132665 cm² => 0,0132665 10^-4 m²
ΔL = 0,035 cm => 0,035 x 10^-2 m

Ditanya: Modulus Young?

Jawab:
E = F.L / A.ΔL
E = 80. 0,75 / 0,0132665 10^-4 . 0,035 x 10^-2
E = 60 / 0,0004643275 x 10^-6
E = 60 / 0,0004643275 . 10⁶
E = 129219 . 10⁶
E = 1,29 . 10¹¹

10). Sebuah massa 225 kg digantungkan pada ujung bawah sebuah batang sepanjang 4 m dengan luas penampangnya 0,5 cm². Jika batang itu memanjang 1 mm, modulus Young batang tersebut adalah...Nm^-2.
a. 1,23 x 10¹¹
b. 1,50 x 10¹¹
c. 1,76 x 10¹¹
d. 1,83 x 10¹¹
e. 1,90 x 10¹¹

Diketahui:
m = 225 kg => F = 225 x 10 = 2250 N
L = 4m
A = 0,5 cm² => 0,5 x (10^-2m)² => 0,5 x 10^-4m²
ΔL = 1mm => 0,001 m

Ditanya: E (Modulus Young)?

Jawab:
E = F/A . L/ΔL
E = 2250/0,5 x 10^-4 . 4/0,001
E = 2250/0,5 x 10^-4 . 4000
E = 2250/0,5 . 10⁴ . 4000
E = 4500. 10000. 4000
E = 180.000.000.000
E = 1,80 x 10¹¹ (Jawaban: D)

11). Beberapa beban maksimum yang boleh di gantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja 2 x 10¹¹ Nm^-2)
a. 500 N
b. 1000 N
c. 1500 N
d. 2000 N
e. 2500 N

Diketahui:
A = 5mm² = 5 x (10^-3m)² = 5 x 10^-6m²
e = 0,001 = 10^-3
E = 2 x 10¹¹ N/m²

Ditanya: F (beban maksimum)?

Jawab:
F = A.e.E
F = 5 x 10^-6m² .10^-3. 2 x 10¹¹ N/m²
F = 2 x 5 x 10^{-6 + (-3) + 11}
F = 10 x 10²
F = 10 x 100
F = 1000 N (Jawaban: B)

12). Empat buah pegas masing-masing dengan konstanta C disusun secara paralel. Konstanta pegas yang disusun paralel adalah...
a. 1/2
b. 1/4
c. C
d. 4 C
e. 2C

Jawab:
Karena disusun paralel jadi:
kp = C + C + C + C
kp = 4C (Jawaban: D)

13). Tiga buah pegas memiliki konstanta sama disusun secara seri dan pada ujung bawahnya digantungi beban 6 kg, pegas memanjang 5 cm. Perpanjangan susunan pegas jika diberi beban 8 kg adalah....
a. 6,5 cm
b. 6,6 cm
c. 6,8 cm
d. 6,7cm
e. 7,0 cm

Diketahui:
konstanta tiga pegas sama dan disusun secara seri
m1 = 6kg
Δx1 = 5 cm
m2 = 8 kg

Ditanya: Δx2 (Perpanjangan susunan pegas jika m2 = 8 kg)

Jawab:
F = k. Δx
Karena konstanta setiap pegas sama, maka bisa kita abaikan.

F1/Δx1 = F2/Δx2
m1.g/Δx1 = m2.g/Δx2 (g dicoret)
m1/Δx1 = m2/Δx2
6/5 = 8/Δx2
Δx2 = 5.8/6
Δx2 = 40/6
Δx2 = 6,67 cm => dibulatkan menjadi 6,7 cm (Jawaban:D)

14). Seorang siswa memiliki massa 50 kg, bergantung pada ujung pegas sehingga pegas bertambah panjang 10 cm, nilai tetapan pegas adalah....
a. 500 N/m
b. 5 N/m
c. 50 N/m
d. 20 N/m
e. 5.000 N/m

Diketahui:
m = 50 kg
Δx = 10 cm => 0,1 m

Ditanya: k (nilai tetapan/konstanta pegas)?

Jawab:
F = m.g
F = 50.10
F = 500 N

F = k. Δx
500 = k. 0,1
k = 500/0,1
k = 5000 N/m (Jawaban: E)

15). Berapa beban maksimum yang boleh digantung pada seutas kawat baja dengan luas penampang 5mm², jika diketahui regangan yang tidak boleh melebihi 0,001 (modulus elastis baja adalah 2 x 10¹¹ N/m²)
a. 500 N
b. 1000 N
c. 1500 N
d. 2000 N
e. 2500 N

Diketahui:
A = 5mm² = 5 x (10^-3m)² = 5 x 10^-6m²
e = 0,001 = 10^-3
E = 2 x 10¹¹ N/m²

Ditanya: F (beban maksimum)?

Jawab:
F = A.e.E
F = 5 x 10^-6m² .10^-3. 2 x 10¹¹ N/m²
F = 2 x 5 x 10-^{6 + (-3) + 11}
F = 10 x 10²
F = 10 x 100
F = 1000 N (Jawaban: B)

16). Untuk meregangkan sebuah pegas sebesar 4 cm diperlukan usaha sebesar 0,16 J. Untuk meregangkan pegas sebesar 2 cm maka diperlukan gaya sebesar....
a. 0,8 N
b. 1,6 N
c. 2,4 N
d. 3,2 N
e. 4,0 N

Diketahui:
x1 = 4 cm => 0,04 m
W = 0,16 J
x2 = 2 cm => 0,02 m

Ditanya: F (gaya dari pegas ke2) ?

Jawab:
W = 1/2. k . x1²
0,16 = 1/2. k. 0,04²
0,16 = 1/2. k. 0,0016
0,32 = k. 0,0016
k = 0,32/0,0016
k = 200 N/m

maka, F = k.x2
F = 200. 0,02
F = 4 N (Jawaban: E)

17). Tiga pegas dengan konstanta k1 = 20 N/m, k2 = 30 N/m, k3 = 60 N/m. Ketiga pegas dirangkaikan dengan cara seri, paralel, atau gabungan keduanya, akan didapatkan konstanta pegas:
(1). 10 N/m
(2). 40 N/m
(3). 45 N/m
(4). 110 N/m
Pernyataan yang benar adalah...
a. (1), dan (4)
b. (1), dan (3)
c. (1), (2), dan (3)
d. (2), dan (4)
e. semua benar

Jawab:
*Kita pakai cara seri:
1/ks = 1/k1 +1/k2 +1/k3
1/ks = 1/20 + 1/30 +1/60
1/ks = 3/60 + 2/60 + 1/60
1/ks = 6/60
ks = 60/6
ks = 10 N/m

*Kita pakai cara paralel:
kp = k1 + k2 + k3
kp = 20 + 30 + 60
kp = 110 N/m

*Kita pakai cara gabungan:
kp = k1 + k2 = 20 + 30 = 50 N/m
1/ks = 1/kp + 1/k3
1/ks = 1/50 + 1/60
1/ks = 6/300 + 5/300
1/ks = 11/300
ks = 300/11 N/m

Berarti pernyataan yang benar adalah (1) dan (4) => (Jawaban: A)

18). Sebuah pegas panjangnya 50 cm dengan konstanta pegas 200 N/m, dipotong menjadi dua bagian yang sama. Potongan pegas tersebut ditarik dengan gaya 40 N dan akan bertambah panjang sebesar...
a. 5 cm
b. 10 cm
c. 15 cm
d. 20 cm
e. 25 cm

Diketahui:
x mula-mula = 50 cm
k = 200 N/m
=> dipotong menjadi 2 bagian:
jadi: masing-masing x = 25 cm
F = 40 N

Ditanya: Δx (pertambahan panjang)?

Jawab:
Saya anggap susunan pegasnya paralel:
kp = k1 + k2
kp = 200 + 200
kp = 400 N/m

F = k . Δx
40 = 400 . Δx
Δx = 40/400
Δx = 0,1 m
Δx = 10 cm (Jawaban: B)

19). Sebuah sepeda motor menggunakan dua shock breaker depan dan dua shock breaker belakang. Setiap shock breaker memiliki konstanta pegas sama, yaitu sebesar 2.500 N/m. Ucok yang massanya 50 kg (g=10 m/s²) duduk di atas sepeda motor itu dan berada pada titik kesetimbangan dari ke empat shock breaker. Perubahan panjang setiap shock breaker adalah...
a. 2,5 cm
b. 5,0 cm
c. 7,5 cm
d. 10,0 cm
e. 12,5 cm

Diketahui:
k= 2500 N/m
m = 50 kg
g=10 m/s²

Ditanya: Δx (perubahan panjang setiap shock breaker)?

Jawab:
Karena ada 4 shock breaker (2 depan dan 2 belakang) maka:
karena disusun paralel=> k = 4.2500 = 10.000 N/m

Kita cari F dulu:
F = m.g = 50.10 = 500 N

maka, F=k.Δx
500 = 10.000 . Δx
Δx = 500/10.000
Δx = 0,05 m
Δx = 5,0 cm (Jawaban: B)

20). Sebuah pegas yang panjangnya 100 cm dipotong menjadi tiga bagian, dengan perbandingan panjang 2:3:5. Jika setiap pegas ditarik dengan gaya yang sama besar, perbandingan pertambahan panjang setiap pegas adalah...
a. 2:3:5
b. 5:3:2
c. 6:10:15
d. 15:10:6
e. 3:5:10

Jawab:
Pegas dengan panjang 100 cm dipotong menjadi 3 bagian, dengan perbandingan 2:3:5. Kita temukan dulu panjang masing-masing bagian.
Bagian 1: 2/10 x 100 = 20 cm
Bagian 2: 3/10 x 100 = 30 cm
Bagian 3: 5/10 x 100 = 50 cm

Konstanta pegas ke 1 = 1/20
Konstanta pegas ke 2 = 1/30
Konstanta pegas ke 3 = 1/50

F = k. Δx
Δx = F/k

Karena gaya masing-masing pegas sama, kita bebas menentukan gayanya. Anggap saja gayanya = 1N
Δx pegas ke 1 = 1/ 1/20 = 20
Δx pegas ke 2 = 1/ 1/30 = 30
Δx pegas ke 3 = 1/ 1/50 = 50

Kita bandingkan Δx masing-masing pegas:
Δx1:Δx2:Δx3
20:30:50
= 2:3:5 (Jawaban: A) 

21)sebuah pegas digantung dengan posisi seperti gambar berikut! Pegas kemudian diberi beban benda bermassa M = 500 gram sehingga bertambah panjang 5 cm.

Tentukan :
a) Nilai konstanta pegas
b) Energi potensial pegas pada kondisi II
c) Energi potensial pegas pada kondisi III ( benda M kemudian ditarik sehingga bertambah panjang 7 cm)
d) Energi potensial sistem pegas pada kondisi III
e) Periode getaran yang terjadi jika pegas disimpangkan hingga bergetar harmonis
f) Frekuensi getaran pegas 

Pembahasan

a) Nilai konstanta pegas
Gaya-gaya yang bekerja pada benda M saat kondisi II adalah gaya pegas dengan arah ke atas dan gaya berat dengan arah ke bawah. Kedua benda dalam kondisi seimbang. 



b) Energi potensial pegas pada kondisi II



c) Energi potensial pegas pada kondisi III ( benda M kemudian ditarik sehingga bertambah panjang 7 cm)



d) Energi potensial sistem pegas pada kondisi III



e) Periode getaran yang terjadi jika pegas disimpangkan hingga bergetar harmonis



f) Frekuensi getaran pegas

  

22)Enam buah pegas identik disusun sehingga terbentuk seperti gambar di bawah. Pegas kemudian digantungi beban bermassa M . 



Jika konstanta masing-masing pegas adalah 100 N/m, dan massa M adalah 5 kg, tentukan :
a) Nilai konstanta susunan pegas
b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M

Pembahasan 
a) Nilai konstanta susunan pegas


(Special Thanks for Mas Muhammad Ibnu http://throughmyfence.blogspot.com atas koreksinya)

b) Besar pertambahan pertambahan panjang susunan pegas setelah digantungi massa M



Penjelasan Tambahan (Untuk Adek Isal):
2a) Pegas 1, pegas 2 dan pegas 3 disusun paralel, bisa diganti dengan satu buah pegas saja, namakan k123misalnya. Untuk susunan paralel total konstantanya tinggal dijumlahkan saja Dek, sehingga k123 = 100 + 100 + 100 = 300 N/m
Pegas 4 dan pegas lima juga disusun paralel, penggantinya satu pegas saja, namakan k45, 
k45 = 100 + 100 = 200 N/m
Terakhir kita tinggal punya 3 pegas, yaitu k123 = 300 N/m, k45 = 200 N/m dan k6 = 100 N/m yang disusun seri.
Trus,..cari ktotal dengan rumus untuk susunan seri (pake seper-seper gt) seperti jawaban di atas.

2b) Benda M dipengaruhi gaya gravitasi / beratnya (W) yang arahnya ke bawah. Kenapa tidak jatuh,..karena ditahan oleh pegas (ada gaya pegas Fp) yang arahnya ke atas. Benda dalam kondisi diam, sehingga gaya ke gaya berat besarnya harus sama dengan gaya pegas. Jadi Fp = W. Rumus Fp = kΔ x, sementara rumus W = mg. 

Perhatikan gambar berikut! Pegas-pegas dalam susunan adalah identik dan masing-masing memiliki konstanta sebesar 200 N/m. 

23)


Gambar 3a


Gambar 3b

Tentukan :
a) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3a
b) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3b

Pembahasan 
a) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3a
Susunan pada gambar 3a identik dengan 4 pegas yang disusun paralel, sehingga ktot = 200 + 200 + 200 + 200 = 800 N/m

b) nilai total konstanta susunan pegas pada gambar 3b

 

24)Sebuah benda bermassa M = 1,90 kg diikat dengan pegas yang ditanam pada sebuah dinding seperti gambar dibawah! Benda M kemudian ditembak dengan peluru bermassa m = 0,10 kg.



Jika peluru tertahan di dalam balok dan balok bergerak ke kiri hingga berhenti sejauh x = 25 cm, tentukan kecepatan peluru dan balok saat mulai bergerak jika nilai konstanta pegas adalah 200 N/m!

Pembahasan 
Peluru berada di dalam balok, sehingga kecepatan keduanya sama besarnya, yaitu v.

Balok dan peluru ini punya energi kinetik EK. Kenapa kemudian berhenti? Karena dilawan oleh gesekan pada lantai. Jadi persamaan untuk kasus ini adalah :



Masuk datanya untuk mendapatkan kecepatan awal gerak balok (dan peluru di dalamnya) : 

  

25)Perhatikan gambar berikut ini! 


Tentukan :
a) nilai konsanta pegas
b) energi potensial pegas saat x = 0,02 meter
(Sumber gambar : Soal UN Fisika 2008 Kode Soal P4 ) 

Pembahasan 
a) nilai konsanta pegas



b) energi potensial pegas saat x = 0,02 meter
 

Sumber: fisika study center.com 

                 Sekolah bagi ilmu.blogspot.com