Sejarah Ilmuan Fisika Robert Hooke
ROBERT HOOKE
A. Biografi
Robert Hooke merupakan seorang ilmuwan yang lahir di Freshwater, Isle of Wight, Inggris pada tanggal 18 Juli 1635. Ia adalah seorang penemu, ahli matematika dan kimia, filsuf, dan juga arsitek. Hooke adalah seorang putra pendeta. Dimana ayahnya bernama John Hooke yang berprofesi sebagai kurator di museum Gereja All Saints. Pada saat Ia kecil, Hooke seringkali belajar kepada ayahnya, karena orang tuanya tergolong miskin, maka Hooke tidak leluasa untuk memilih tempat Ia belajar. Akhirnya, Hooke tertarik dengan bidang seni dan kemudian Ia dikirim ke London untuk mulai belajar pada seorang pelukis yang bernama Peter Lely.
Hooke kemudian berubah minat dan memutuskan untuk mendaftarkan diri ke sekolah Westminster untuk belajar karya klasik dan juga matematika. Lalu, Ia belajar di Universitas Robert Boyle karena rekomendasi dari Profesor Kimia yang bernama Thomas Willis 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 yang dimana tugas utamanya yaitu mengusulkan dan juga membuat berbagai macam percobaan untuk diajukan di pertemuan mingguan kelompok tersebut. 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. Namun juga berisi mengenai sejumlah hal yang indah dan juga 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 juga 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). Begitupun 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.
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. Dimana Ia mudah sekali tersinggung terutama bila Ia 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 dan tepat satu tahun selanjutnya, Robert Hooke meninggal dunia.
Jika dijelaskan melalui rumus matematis, maka bisa digambarkan sebagai berikut ini:
F = -kx
Keterangan:
F merupakan gaya atau unit newton
k merupakan konstanta pegas atau newton per meter
x merupakan jarak pergerakan pegas dari posisi normal atau unit meter
D. Rumus Hukun Hooke
Energi Potensial Pegas
Besar energi potensial sebuah pegas dapat dihitung dari grafik hubungan gaya yang bekerja pada pegas dengan pertambahan panjang pegas tersebut.
Ep = ½ F . x
= ½ (k . x) . x
Keterangan:
- Ep = energi potensial pegas (joule)
- k = tetapan gaya pegas (N/m)
- x = pertambahan panjang pegas (m)
Modulus Elastisitas
Yang dimaksud dengan Mosdulus Elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan. Modulus ini dapat disebut dengan sebutan Modulus Young.
- Tegangan (Stress)
Tegangan adalah gaya per satuan luas penampang. Satuan tegangan adalah N/m2 - Regangan (Strain)
Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang suatu batang terhadap panjang awal mulanya bila batang itu diberi gaya.
Rangkaian Pegas
Suatu rangakaian pegas pada dasarnya tersusun dari susunan seri dan / atau susunan paralel.
- Susunan Seri
Saat pegas dirangkai seri, gaya tarik yang dialami tiap pegas sama besarnya dan gaya tarik ini = gaya tarik yang dialami pegas pengganti ( F1 = F2 = ….Fn). Pertambahan panjang pegas pengganti seri = total pertambahan panjang tiap – tiap pegas ( = x1 + x2 + ….. xn) maka nilai konstanta pengganti = total dari kebalikan tiap – tiap tetapan pegas ( 1/ks = 1/k1 + 1/k2 + ….1/kn ). - Susunan Paralel
Saat pegas dirangkai paralel, gaya tarik pada pegas pengganti F = total gaya tarik pada tiap pegas ( F = F1 + F2 + ….F ). Pertambahan panjang tiap pegas sama besarnya ( xtotal = x1 + x2 + ….. xn ) maka nilai konstanta pengganti = total dari tetapan tiap – tiap pegas (kp = k1 + k2 + …. kn).
Hukum Hooke pada Pegas
Misalnya kita tinjau pegas yang dipasang horisontal, di mana pada ujung pegas tersebut dikaitkan sebuah benda bermassa m. Massa benda kita abaikan, demikian juga dengan gaya gesekan, sehingga benda meluncur pada permukaan horisontal tanpa hambatan. Terlebih dahulu kita tetapkan arah positif ke kanan dan arah negatif ke kiri. Setiap pegas memiliki panjang alami, jika pada pegas tersebut tidak diberikan gaya. Pada kedaan ini, benda yang dikaitkan pada ujung pegas berada dalam posisi setimbang.
Untuk semakin memudahkan pemahaman Anda,sebaiknya dilakukan juga percobaan. Apabila benda ditarik ke kanan sejauh +x (pegas diregangkan), pegas akan memberikan gaya pemulih pada benda tersebut yang arahnya ke kiri sehingga benda kembali ke posisi setimbangnya . Sebaliknya, jika benda ditarik ke kiri sejauh -x, pegas juga memberikan gaya pemulih untuk mengembalikan benda tersebut ke kanan sehingga benda kembali ke posisi setimbang.Besar gaya pemulih F ternyata berbanding lurus dengan simpangan x dari pegas yang direntangkan atau ditekan dari posisi setimbang (posisi setimbang ketika x = 0).
Persamaan ini sering dikenal sebagai persamaan pegas dan merupakan hukum Hooke. Hukum ini dicetuskan oleh Robert Hooke (1635-1703). k adalah konstanta dan x adalah simpangan. Tanda negatif menunjukkan bahwa gaya pemulih alias F mempunyai arah berlawanan dengan simpangan x. Ketika kita menarik pegas ke kanan maka x bernilai positif, tetapi arah F ke kiri (berlawanan arah dengan simpangan x). Sebaliknya jika pegas ditekan, x berarah ke kiri (negatif), sedangkan gaya F bekerja ke kanan. Jadi gaya F selalu bekeja berlawanan arah dengan arah simpangan x. k adalah konstanta pegas. Konstanta pegas berkaitan dengan elastisitas sebuah pegas.
Semakin besar konstanta pegas (semakin kaku sebuah pegas), semakin besar gaya yang diperlukan untuk menekan atau meregangkan pegas. Sebaliknya semakin elastis sebuah pegas (semakin kecil konstanta pegas), semakin kecil gaya yang diperlukan untuk meregangkan pegas. Untuk meregangkan pegas sejauh x, kita akan memberikan gaya luar pada pegas, yang besarnya sama dengan F = +kx. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa x sebanding dengan gaya yang diberikan pada benda.
Hukum Hooke untuk pegas yang bergerak secara vertikal
Hukum Hooke adalah hukum atau ketentuan mengenai gaya dalam bidang ilmu fisika yang terjadi karena sifat elastisitas dari sebuah pir atau pegas. Besarnya gaya Hooke ini secara proporsional akan berbanding lurus dengan jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya, atau lewat rumus matematis dapat digambarkan sebagai berikut:
- F adalah gaya (dalam unit newton)
- k adalah konstante pegas (dalam newton per meter)
- x adalah jarak pergerakan pegas dari posisi normalnya (dalam unit meter).
Hukum Hooke menyatakan hubungan antara gaya F yang meregangkan pegas danpertambahan panjang (X), didaerah yang ada dalam batas kelentingan pegas.F = k.?x Atau : F = k (tetap) xk adalah suatu tetapan perbandingan yang disebut tetapan pegas yang nilainyaberbeda untuk pegas yang berbeda. Tetapan pegas adalah gaya per satuan tambahan panjang. Satuannya dalam SI adalah N/m
Hukum Hooke.
Salah satu prinsip dasar dari analisa struktur adalah hukum Hooke yang menyatakan bahwa pada suatu struktur : hubungan tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah proporsional atau hubungan beban (load) dan deformasi (deformations) adalah proporsional. Struktur yang mengikuti hukum Hooke dikatakan elastis linier dimana hubungan F dan y berupa garis lurus.
Hukum Hooke untuk benda non Pegas
Hukum Hooke ternyata berlaku juga untuk semua benda padat, dari besi sampai tulang tetapi hanya sampai pada batas-batas tertentu. Pada benda bekerja gaya berat (berat = gaya gravitasi yang bekerja pada benda), yang besarnya = mg dan arahnya menuju ke bawah (tegak lurus permukaan bumi). Akibat adanya gaya berat, batang logam tersebut bertambah panjang sejauh (?L). Jika besar pertambahan panjang (?L) lebih kecil dibandingkan dengan panjang batang logam, hasil eksperimen membuktikan bahwa pertambahan panjang (?L) sebanding dengan gaya berat yang bekerja pada benda.
Kita juga bisa menggantikan gaya berat dengan gaya tarik, seandainya pada ujung batang logam tersebut tidak digantungkan beban. Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. Jika sebuah benda diberikan gaya maka hukum Hooke hanya berlaku sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum Hooke. Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum Hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas.
Tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum Hooke dan batas elastisitas. Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas, maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula; benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambahan panjang benda mencapai titik patah, maka benda tersebut akan patah.
Berdasarkan persamaan hukum Hooke di atas, pertambahan panjang (?L) suatu benda bergantung pada besarnya gaya yang diberikan (F) dan materi penyusun dan dimensi benda (dinyatakan dalam konstanta k). Benda yang dibentuk oleh materi yang berbeda akan memiliki pertambahan panjang yang berbeda walaupun diberikan gaya yang sama, misalnya tulang dan besi. Demikian juga, walaupun sebuah benda terbuat dari materi yang sama (besi, misalnya), tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang yang berbeda sekalipun diberikan gaya yang sama. Jika kita membandingkan batang yang terbuat dari materi yang sama tetapi memiliki panjang dan luas penampang yang berbeda, ketika diberikan gaya yang sama, besar pertambahan panjang sebanding dengan panjang benda mula-mula dan berbanding terbalik dengan luas penampang. Makin panjang suatu benda, makin besar besar pertambahan panjangnya, sebaliknya semakin tebal benda, semakin kecil pertambahan panjangnya.
Persamaan ini menyatakan hubungan antara pertambahan panjang (?L) dengan gaya (F) dan konstanta (k). Materi penyusun dan dimensi benda dinyatakan dalam konstanta k. Untuk materi penyusun yang sama, besar pertambahan panjang (delta L) sebanding dengan panjang benda mula-mula (Lo) dan berbanding terbalik dengan luas penampang (A)
Aplikasi Hukum Hooke di Kehidupan
1. Mikroskop yang memiliki fungsi untuk melihat berbagai macam benda yang memiliki sifat kecil atau jasad-jasad renik yang amat kecil dan tidak dapat dipandang hanya dengan menggunakan mata telanjang.
2. Jam yang memakai peer untuk mengatur waktu.
3. Ayunan yang memiliki sifat pegas.
4. Sebuah jam kasa ataupun kronometer yang digunakan untuk menentukan arah ataupun garis posisi sebuah kapal yang berada di tengah-tengah laut.
5. Suatu alat pengukur percepatan gravitasi bumi.
6. Sambungan sebuah tongkat persneling kendaraan seperti halnya mobil atau sepeda motor.
7. Alat seperti teleskop yang berguna untuk bisa melihat benda yang berjarak jauh supaya terlihat lebih dekat.
E. Bunyi Hukum Hooke
Berikut ini adalah bunyi hukum Hooke:
“Jika gaya tarik yang diberikan pada sebuah pegas tidak melampaui batas elastis bahan maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus atau sebanding dengan gaya tariknya”.
Jadi, bisa kita simpulkan bahwa maksud dari hukum hooke adalah saat gaya yang kita berikan dapat melampaui batas elastisitas, maka benda tersebut tidak dapat kembali ke bentuk semula.
F. Besaran Hukum Hooke
Tegangan merupakan suatu kondisi dari suatu benda yang mengalami pertambahan panjang saat suatu benda diberikan sebuah gaya di salah satu ujungnya, sementara ujung lainnya ditahan. Berikut ini adalah rumus tegangan:
σ = F/A
F adalah gaya (N)
A adalah luas penampang (m2)
σ adalah tegangan (N/m2 atau pa)
2. Regangan
Regangan merupakan sebuah perbandingan antara pertambahan panjang kawat dalam x meter dan panjang normal kawat dalam x meter. Munculnya suatu regangan karena ada gaya yang diberikan kepada benda ataupun kawat yang dihilangkan. Sehingga kawat itu akan kembali ke bentuk semula.
Berikut ini adalah rumus regangan:
e = ΔL/ Lo
e adalah regangan
AL adalah pertambahan panjang (m)
Lo adalah panjang awal (m)
3. Modulus Elatisitas
Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami bahan. Hal itu dirumuskan dengan:
E = σ/e
E adalah modulus elastisitas (N/m)
σ adalah tegangan (N/m2 atau Pa)
e adalah regangan
4. Mampatan
Mampatan merupakan kondisi yang hampir sama dengan regangan. Bedanya hanya berada di arah perpindahan molekul benda setelah diberi sebuah gaya tertentu. Mampatan saat diberi gaya, maka molekul benda akan terdorong ke dalam.
ROBERT HOOKE ; Penemu Sel Makhluk Hidup
Pada tahun 1665 Robert Hooke menulis buku yang berjudul Micrographia. buku tersebut memuat pengembangan mikroskop majemuk
Dalam bukunya tersebut, Hooke menjabarkan banyak struktur makhluk hdup dan hewan. Namun yang paling menyita perhatian adalah saat ia meneliti gabus di dalam batang tumbuhan, ia menemukan lubang-lubang kecil tidak teratur yang berukuran mikroskopis.
karena mengingatkannya pada sel-sel dalam biara. Gagasan pertama tentang sel inilah yang memengaruhi perkembangan ilmu biologi, sehingga para ilmuan mulai meneliti “sel” lebih lanjut.
G. Referensi
https://www.gramedia.com/literasi/hukum-hooke/
Lubang-lubang kecil tersebut ia namakan “sel”,
https://www.utakatikotak.com/Pengertian-Hukum-Hooke-beserta-Teori-dan-Rumusnya/kongkow/detail/18409
https://www.kompas.com/skola/read/2020/10/08/182006969/sejarah-penemuan-sel?page=all
Komentar
Posting Komentar