Elastisitas – Tegangan, Regangan Dan Modulus Elastisitas

ELASTISITAS

Elastisitas yaitu kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera sesudah gaya luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan.

• Benda-benda yang mempunyai elastisitas disebut benda elastik, contohnya karet gelang, mistar plastik, atau pegas baja.
• Benda-benda yang mempunyai elastisitas (tidak kembali ke bentuk awalnya kalau gaya luar dihilangkan) disebut benda tidak elastik atau plastik. Contoh benda tidak elastik yaitu plastisin (lilin mainan), lempung (tanah liat).

Benda-benda elastik, ibarat karet gelang mempunyai batas elastisitas. Jika gaya luar yang kita berikan melibihi gaya batas elastisitas maka perubahan bentuk yang dialami benda akan bersifat permanen. Bahkan, bila melebihi gaya tertentu di atas gaya batas elastisitas, maka tunjangan gaya sanggup menjadikan benda patah atau putus (misalnya, karet gelang yang ditarik dengan gaya terlalu besar akan putus).

TEGANGAN

Tegangan (stress) pada suatu benda yang menjadikan perubahan bentuk benda sama dibagi besar gaya F yang diberikan kepada benda dibagi dengan luas penumpang A daerah gaya tersebut bekerja.
Secara matematis kita tulis,
\[\small \sigma =\frac{gaya}{luas}=\frac{F}{A}\]Dengan $\displaystyle \sigma $ tegangan (N/m² atau Pa), F yaitu gaya (N), dan A yaitu luas penampang (m²).

REGANGAN

Perubahan relatif dalam ukuran atau bentuk suatu benda alasannya pemakaian tegangan disebut regangan. Regangan yaitu suatu besaran yang tidak mempunyai dimensi; sebagai teladan regangan longitudinal e (arah memanjang benda) yang dihasilkan oleh tegangan F yaitu sama dengan perubahan panjang dibagi dengan panjang awal benda l, secara sistematis ditulis,\[\small e =\frac{\Delta l}{l}\]

MODULUS ELASTISITAS (Young)

Jika gaya F yang kita berikan pada suatu benda di bawah gaya batas elastisitas maka tegangan sebanding dengan rengangan e. Hasil bagi tergangan terhadap rengangan disebut modulus Young atau modulus lentur (diberi lambang E).
\[\small E =\frac{\sigma }{e}=\frac{F.l}{A.\Delta l}\] Nilai modulus Young hanya bergantung pada jenis benda (komposisi benda), tidak bergantung pada ukuran atau bentuk benda. Satuan SI untuk E yaitu pascal (1 Pa = 1 N/m²).

PEGAS

Sebuah gaya tarik yang bekerja pada sebuah pegas menjadi pegas bertambah panjang dan akan segera kembali ke panjang awalnya kalau gaya tarik dihilangkan. Jika gaya yang dikerjakan terus diperbesar akan diperoleh gaya maksimum yang memungkinkan pegas tetap elastik. Tetapi kalau gaya yang diberikan melampaui gaya mekasimum tersebut, pegas akan kehilangan sifat elastiknya.

Hubungan antara besar gaya F dan perubahan panjang $\small \Delta l$ secara umum ditulis,
\[\small \\F=k.\Delta x\\\textrm{atau} \\k=\frac{F}{\Delta x}\] Dengan, F yaitu besar gaya tarik (Newton = N), k yaitu tetapan pegas (N/m), dan x yaitu pertambahan panjang pegas (m).
Dari persamaan \[\small E =\frac{\sigma }{e}=\frac{F.l}{A.\Delta l}\] dengan mengganti x dengan l sanggup dinyatakan: \[\small \\k=\frac{F}{\Delta l}=\frac{E.A}{l}\]

Contoh soal dan Jawaban 

1. Putra mempunyai sebuah kawat dengan luas penampang 2 mm², kemudian diregangkan oleh gaya sebesar 5,4N sehingga bertambah panjang sebesar 5 cm. Bila panjang kawat mula-mula yaitu 30 cm, berapakah modulus elastisitas dari kawat tersebut?
Jawaban WOW dari Pak Dimpun: 
A = 2 mm² = 2.10^-6 m
F = 5,4 N , ∆l = 5 cm = 5.10^-2m
l = 30 cm = 3.10^-1m
\[\small \\E=\frac{F.l}{A.\Delta l} \\\\E=\frac{5,4x3.l0^{-1}}{2x10^{-6}x5.10^{-2}} \\\\E=1,62x10^7 Nm^{-2}\] 2. Sebuah batang besi yang panjangnya 2 m, penampangnya berukuran 4 mm x 2 mm. Modulus elastisitas besi tersebut yaitu 2. 10⁵ N/mm². Jika pada ujung batang ditarik dengan gaya 40 N. Berapa pertambahan panjang besi tersebut?
Jawaban WOW dari Pak Dimpun
l = 2 m = 2.10³ mm , A = 8 mm²
E = 10⁵ N/mm² , F = 40 N
\[\small \\\\\Delta l = \frac{L.l}{A.E}\\\\\Delta l = \frac{40x2.10^{3}}{8x2.10^{5}}\\\\\Delta l = 0,1mm\] 3. Sebuah kawat luas penampangnya 4 mm², kemudian diregangkan oleh gaya sebesar 8 N sehingga bertambah panjang 0,08 cm. Bila panjang kawat mula-mula yaitu 60 cm, berapakah tegangan dan regangan kawat tersebut?
Jawaban WOW dari Pak Dimpun: 
A = 4 mm² = 4.10^-6 m² 
F = 8 N 
∆l = 0,08 cm
l = 60 cm
\[\small \\\small \sigma=\frac{F}{A}\\\\\sigma=\frac{8}{4.10^{-6}}\\\\\sigma=2.10^{6} Nm^{-2}\] \[\small e = \frac{\Delta l}{l}=\frac{0,08}{60} = 1,33x10^{-3}\] 4. Lanjut ke soal lainnya...
Sumber http://carafisika.blogspot.com

Share this post

Berlangganan update artikel terbaru via email: