Cara Menghitung Tegangan, Regangan, dan Modulus young suatu Benda

A. Sifat Elastis dan Plastis Benda Padat

Elastisitas adalah kemampuan benda untuk kembali kebentuk semula ketika gaya yang bekerja pada benda tersebut ditiadakan. Sebuah pegas atau per jika ditarik akan bertambah panjang. Jika ditekan, pegas atau per tersebut akan menjadi lebih pendek. Jika pegas atau per tersebut kemudian dilepaskan, pegas atau per akan kembali ke bentuknya semula. Benda yang memiliki sifat seperti pegas atau per disebut benda elastis.

Selain memiliki sifat elastis, benda padat juga memiliki sifat plastis. Sifat plastis adalah ketidakmampuan benda untuk kembali kebentuk semula ketika gaya yang bekerja pada benda tersebut ditiadakan. Sebagai contoh, benda yang terbuat dari plastisin, lilin, atau tanah liat ditekan, setelah gaya tekan dihilangkan, benda-benda tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula. Benda seperti ini disebut benda plastis.

B. Tegangan (stress)

Tegangan adalah gaya yang bekerja per satuan luas penampang. Jika  suatu batang yang luasnya A. Setiap ujung batang tersebut mengalami gaya tarik sebesar F yang sama besar dan berlawanan arah. Batang itu dikatakan mengalami tegangan. Apabila ditinjau sebuah irisan tegak lurus pada panjang batang, tarikan oleh gaya F akan tersebar rata pada luas penampang A. Oleh karena itu, tegangan didefinisikan sebagai perbandingan besar gaya F terhadap luas penampang bidang A.

Secara matematis tegangan dirumuskan:

Rumus tegangan benda


dengan:
F = gaya tekan/tarik (N),
A = luas penampang yang ditekan/ditarik (m2), dan
σ = tegangan/stress (N/m2 atau pascal).

C. Regangan ( strain )

Regangan adalah perbandingan antara pertambahan panjang dan panjang mula-mula. Jadi regangan merupakan perubahan relatif ukuran atau bentuk benda yang mengalami tegangan. Jika sebuah batang yang mengalami regangan akibat gaya tarik F. Panjang batang mula-mula adalah Lo. Setelah mendapat gaya tarik sebesar F, batang tersebut berubah panjangnya menjadi L. Dengan demikian, batang tersebut mendapatkan pertambahan panjang sebesar ΔL, dengan ΔL = L-Lo . Oleh karena itu, regangan didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang benda dan panjang benda mula-mula.

Secara matematis regangan dirumuskan:
Rumus regangan


dengan:
ΔL = pertambahan panjang (m),
Lo = panjang mula-mula (m), dan
e = regangan (tidak bersatuan).

D. Modulus Elastisitas(modulus young)

Modulus elastisitas atau modulus young adalah perbandingan antara tegangan dan regangan suatu benda. Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan tertentu bergantung pada sifat bahan dari benda yang mendapat tegangan tersebut.

Secara matematis, modulus elastisitas dirumuskan sebagai berikut.

Rumus modulus young


dengan memasukan rumus tegangan dan regangan maka:
Rumus modulus young

dengan satuan modulus young (Y)  dalam N/m2.

Menurut Hukum Hooke, gaya pemulih pada pegas yang berada di dalam batas elastisnya akan selalu memenuhi persamaan berikut:
Hukum hooke

Tanda minus (–)menyatakan arah gaya pemulih yang selalu berlawanan dengan pertambahan panjang pegas.

E. Hubungan antara tetapan pegas dengan modulus Young/modulus elastisitas

Dari Persamaan-persamaan diatas dapat diperoleh hubungan antara tetapan pegas dengan modulus Young/modulus elastisitas.

Secara matematis, hubungan antara tetapan pegas dengan modulus Young/modulus elastisitas dapat dituliskan sebagai berikut:
Cara Menentukan Modulus young suatu Benda

Previous
Next Post »