MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA

header ads
Sesungguhnya pada langit dan bumi, benar-benar terdapat tanda-tanda kekuasan-Nya bagi orang-orang yang beriman. (QS Al - Jaatsiyah: 3)

Elastisitas: Tegangan, Regangan dan Modulus Young

بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّحْمَنِ اارَّحِيم

Di alam semesta ini semua benda yang diberi gaya akan mengalami suatu perubahan. Apabila gaya hilang maka benda mungkin akan dapat kembali ke bentuk semula. Perubahan benda sangat dipengaruhi oleh elastisitas benda tersebut.

Banyak sekali kejadian di alam yang berkaitan dengan elastisitas. Kalian dapat melihat contoh-contoh elastisitas yang banyak terjadi pada kehidupan sehari-hari. Dengan adanya sifat elastisitas, maka dapat dijelaskan ada benda-benda yang tidak mudah patah dan benda yang mudah patah.

Kita akan mempelajari tentang elastisitas atau kemampuan benda untuk kembali ke bentuknya semula. Ambillah penggaris dari plastik, peganglah ujungnya kemudian ayunkan ke bawah dan lepaskan. Apa yang terjadi? Penggaris akan terayun ke bawah kemudian ke atas dan ke bawah lagi berulang-ulang. Penggaris selalu berusaha ke keadaan semula. Pernahkah kalian meloncat di atas spring bed? Apa  yang terjadi? Bila kalian akan menekan spring bed ke bawah, kalian akan mendapat gaya yang membuat kalian  terpental ke atas. Ada gaya yang seolah menolak kalian. Gejala-gejala tadi menunjukan elastisitas. Elastisitas sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Perhatikan gambar penggaris di atas, penggaris mampu melengkung tanpa patah karena penggaris memiliki elastisitas. Gaya yang kalian keluarkan cukup besar maka penggaris akan patah.

Sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan disebut elastis. Benda-benda yang mempunyai elastisitas atau sifat elastis seperti karet gelang, pegas, dan plat logam disebut benda elastis. Sedangkan benda -benda yang tidak bisakembali ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja pada benda tersebut dihilangkan disebut benda plastis. contohnya: kayu,plastik, besi.

Benda yang dikenai gaya tertentu akan mengalami perubahan bentuk. Perubahan bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya tersebut diberikan. Ada tiga jenis perubahan bentuk yaitu regangan, mampatan, dan geseran.
  1. Regangan. Renggangan merupakan perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menjauhi pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda. 
  2. Mampatan. Mampatan adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah (menuju pusat benda) dikenakan pada ujung-ujung benda. 
  3. Geseran. Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah dikenakan pada sisi-sisi bidang benda.
Normal                      Regangan                            Mampatan                        Geseran    

Tegangan (stress)
Tegangan (stress) pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi simbol e (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:
keterangan
F : besar gaya tekan/tarik (N)
A : luas penampang (m2)
: tegangan (N/m2)

Regangan (strain)
Regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan antara penambahan panjang benda AX terhadap panjang mula-mula X. Secara matematis dituliskan sebagai berikut:
Bagaimana hubungan antara regangan dan tegangan pada batang padat? Perhatikan grafik berikut:
Grafik di atas menunjukkan hubungan antara regangan dengan tegangan. Grafik tersebut linear sampai titik A. Hasil regangan yang berubah secara linear terhadap tegangan dikenal sebagai hukum Hooke. Pada daerah ini bila gaya dilepas atau tegangan dihentikan maka batang akan kembali seperti semula. Apabila tegangan diperbesar maka antara regangan dan tegangan tidak linear lagi. Jika gaya diperbesar lagi atau tegangan diperbesar maka akan mencapai titik B,titik B adalah batas elastik bahan. Batang ditarik melampaui B maka batang tidak akan kembali ke panjang semula, tetapi berubah bentuk secara permanen. Seandainya gaya diperbesar lagi maka batang akan mencapai titik C, batang akhirnya patah. Titik dinamakan titik patah. Perbandingan tegangan terhadap regangan pada daerah grafik yang linear adalah konstan, besarnya konstanta dinamakan Modulus Young atau Modulus Elastis. 

Modulus Young
Modulus elastis atau modulus Young merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami oleh suatu benda. Secara matematis ditulis:
Berikut Modulus Young beberapa bahan:

Contoh Soal dan Pembahasan:

Seutas kawat mempunyai luas penampang 4 mm2. Kawat tersebut diregangkan oleh gaya sebesar 3,2 N sehingga bertambah panjang 0,03 cm. Jika diketahui panjang kawat mula-mula 60 cm, maka hitunglah tegangan kawat, regangan kawat, dan modulus Young kawat tersebut!

Pembahasan:


Materi lainnya:

Sumber: BSE Fisika 2, Sri Handayani, Setya Nurachmandanidan Dwi Setya 







Posting Komentar

0 Komentar