Home » » Mekanika Benda Padat (Elastisitas)

Mekanika Benda Padat (Elastisitas)

Written By Harso Adjie Broto on Rabu, 21 Mei 2014 | 21.21

Elastisitas dan Plastisitas merupakan sifat dasar benda-benda padat.

Salam sobat brotot!
Sudah lama ga posting, alah, karena domain .com habis! jadi viewers blog ini menurun drastis. Nah, agar viewers blog ini naik lagi, ada baiknya blog terus diupdate. Untuk itu kali ini saya akan menulis materi Fisika kelas 10 tentang Elastisitas Benda Padat.

Dalam Mekanika Kontinuum, yang terdiri atas Mekanika Benda Padat dan Mekanika Benda Cair (Fluida) ada istilah yang kita kenal sebagai Elastisitas dan Plastisitas.
Elastisitas adalah kemampuan benda padat untuk kembali ke wujud asalnya setelah diberi tegangan (stress).
Plastisitas adalah ketidakmampuan benda padat untuk kembali ke wujud asalnya setelah diberi tegangan, dalam kata lain, benda tersebut akan berubah bentuk secara permanen.]

Elastisitas diakibatkan oleh gaya tarik-menarik atom dalam benda padat yang sangat rapat. Atom-atom itu cenderung selalu ingin terus menempel. Sampai bila telah diberi tegangan yang cukup besar, gaya tarik menariknya akan semakin lemah.

Tegangan (Stress/Tension)


Tegangan (Stress/Tension) adalah besarnya gaya yang diberikan dalam setiap satuan luas penampang benda padat.
Dirumuskan dalam:
σ = F/A
σ = stress/tegangan (N/m2 atau Pa)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)

Jadi, sebatang baja yang memiliki luas penampang 0,001 m2 bila diberi gaya 1000 N akan mengalami tegangan sebesar 1.000.000 Pa  atau 1 Mega-Pascal.

Regangan (Strain)


Regangan (Strain) adalah perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang awal dari benda padat.
Dirumuskan dalam:
e = ΔL/L
e = strain/regangan (tidak berdimensi)
ΔL = pertambahan panjang (m)
L = panjang mula-mula (m)

Jadi, benda yang memiliki panjang 1 meter lalu bertambah 0,2 meter setelah mendapat tekanan, regangannya adalah 0,2 (tak berdimensi).

Hubungan Stress-Strain

Setelah mengetahui definisi dan persamaan dari Tegangan dan Rengangan, maka kita dapat mengetahui hubungan diantara keduanya.

1. Grafik Tegangan-Rengangan
Batas Hukum Hooke adalah batas dimana tegangan dan regangan sebanding (dapat dibuat persamaan dan garisnya berbentuk linier)
Batas Elastis adalah batas dimana benda masih bersifat elastis, yaitu dapat kembali ke wujud aslinya. Berkebalikan dengan plastis, yaitu tidak dapat kembali ke wujud aslinya.
Titik Tekuk adalah titik dimulainya Ultimate Stress yaitu pemberian tegangan yang kecil dapat menyebabkan perubahan panjang yang sangat besar, hal ini dikarenakan gaya tarik antar atom sudah semakin melemah.
Titik Patah adalah titik dimana benda sudah tidak bisa mempertahankan kesatuannya sehingga patah menjadi dua bagian. Hal ini diakibatkan sangat lemahnya gaya tarik-menarik antar atom benda, sehingga benda dapat dipisahkan.

2. Modulus Elastisitas (Young)
Modulus elastisitas adalah perbandingan dari tegangan dan regangan benda, menghasilkan suatu nilai yang konstan bagi benda-benda berjenis sama. Benda yang sama akan memiliki modulus elastisitas yang sama, walaupun bentuk dan ukurannya berbeda.
Modulus Elastisitas dirumuskan dalam:
E = σ/e
E = Modulus Elastisitas  (N/m2 atau Pa)
σ = Tegangan  (N/m2 atau Pa)
e = Regangan (tidak berdimensi)

Hukum-Hukum Elastisitas

1. Hukum Tetapan Gaya
Tetapan gaya atau Tetapan elastis adalah ketetapan elastisitas bagi sebuah benda. Bila pada modulus young bentuk dan ukuran tidak mempengaruhi, maka pada Tetapan Gaya hal tersebut mempengaruhi. Karena tetapan gaya dirumuskan sebagai berikut:
k = A.E/L
k = tetapan gaya (N/m)
A = luas penampang (m2)
E = Modulus elastis (N/m2 atau Pa)
L = Panjang mula-mula (m)

2. Hukum Hooke
Hukum hooke menyatakan bahwa "Gaya yang diberikan kepada suatu benda akan sebanding dengan pertambahan panjangnya dan dipengaruhi oleh tetapan gaya." seperti pada Grafik Tegangan-Regangan diatas, sebelum batas hukum hooke, tegangan dan regangan sebanding, besarnya dipengaruhi oleh Tetapan Gaya, karena itu hukum hooke dirumuskan dalam:
F = k.ΔL
F = Gaya (N)
k = tetapan gaya atau tetapan pegas (N/m)
ΔL = Pertambahan Panjang (m)

Maka, bila ada sebuah pegas (atau entah apa itu, karet boleh lah) dengan tetapan gaya 2000 N/m ditarik dengan gaya 200 N akan bertambah panjang sebesar 0,1 meter.

NOTES: PERBEDAAN TETAPAN GAYA DAN TETAPAN PEGAS 
Dari segi dimensi sebetulnya sama saja, sama-sama N/m namun yang jadi perbedaan terdapat pada A (luas penampang) dan L (panjang mula-mula) pada pegas luas penampang bukanlah luas dari ujung logam atau apalah bahannya dan panjang mula-mula bukanlah panjang pegas ketika direntangkan maksimal namun panjang ketika pegas dalam keadaan diam. Cara termudah untuk mengetahui tetapan pegas adalah dengan menggunakan rumus Hukum Hooke.

3. Hukum Susunan Pegas

Pegas atau benda-benda elastis lainnya (tapi umumnya pegas sih) dapat disusun untuk menambah atau mengurangi tetapan pegasnya.

a. Pegas Paralel
Pegas paralel bila digabung maka konstanta pegas keseluruhannya dirumuskan dalam:
k = k1 + k2 + ... + kn
k = tetapan pegas keseluruhan
k1 = tetapan pegas pertama
k2 = tetapan pegas kedua
kn = tetapan pegas ke-n

b. Pegas Seri
Pegas seri bila digabung maka tetapan pegas keseluruhannya dirumuskan dalam:
k = 1/k1 + 1/k2 + ... + 1/kn
k = tetapan pegas keseluruhan
k1 = tetapan pegas pertama
k2 = tetapan pegas kedua
kn = tetapan pegas ke-n

3 comments :

  1. terimakasih infonya,,

    BalasHapus
  2. terimakasih infonya,,
    sangat bermanfaat,,

    BalasHapus
  3. terimakasih banyak gan atas infonya

    salam Rajalistrik.com

    BalasHapus

Brotot Facts: