Materi Fisika Tegangan dan Regangan

Posted on

Materi Fisika Tegangan dan Regangan. Materi ini disampaikan untuk melengkapi pembelajaran tentang tegangan regangan dan Modulus Elastisitas. Yang sebelumnya telah kami sampaikan contoh soal dan jawabannya lengkap. Jika anda belum membacanya silahkan buka juga.

Contoh Soal Tegangan Regangan dan Jawabannya

Pengertian Tegangan dan Regangan

Perubahan bentuk dan ukuran benda bergantung pada arah dan letak gaya luar yang diberikan. Ada beberapa jenis deformasi yang bergantung pada sifat elastisitas benda, antara lain tegangan (stress) dan regangan (strain). Perhatikan Gambar berikut!

Benda elastis dengan pertambahan panjang ΔL.

Gambar diatas menunjukkan sebuah benda elastis dengan panjang L0 dan luas penampang A diberikan gaya F sehingga bertambah panjang ΔL . Dalam keadaan ini, dikatakan benda mengalami tegangan.

Tegangan/Stress (σ)

Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dengan luas penampang benda. Jika sebuah benda elastis ditarik oleh sebuah gaya, benda tersebut akan bertambah panjang sampai ukuran tertentu. Besarnya tegangan adalah perbandingan antara gaya tarik yang bekerja terhadap luas penampang benda. Tegangan dinotasikan dengan σ (sigma), satuannya Nm-2. Secara matematis, tegangan dirumuskan dengan:

\sigma =\frac{F}{A}

Keterangan:

F : besar gaya tekan/tarik (N)
A : luas penampang (m2)
σ : tegangan (N/m2)

Bila dua buah kawat dari bahan yang sama tetapi luas penampangnya berbeda diberi gaya, maka kedua kawat tersebut akan mengalami tegangan yang berbeda. Kawat dengan penampang kecil mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan kawat dengan penampang lebih besar. Tegangan benda sangat diperhitungkan dalam menentukan ukuran dan jenis bahan penyangga atau penopang suatu beban, misalnya penyangga jembatan gantung dan bangunan bertingkat.

Tegangan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu regangan, mampatan, dan geseran, seperti ditunjukkan Gambar berikut!
Jenis-jenis tegangan
Jenis-jenis tegangan.

Regangan (e)

Regangan  adalah perubahan  relatif   ukuran  atau  bentuk  benda  yang mengalami tegangan. Gambar diatas memperlihatkan 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 , dengan ∆L= L-Lo

Regangan dirumuskan sebagai berikut.

\varepsilon =\frac{\Delta X}{A}

Keterangan:

ε : regangan strain (tanpa satuan)
ΔX : pertambahan panjang (m)
X : panjang mula-mula (m)

Regangan merupakan ukuran mengenai seberapa jauh batang tersebut berubah bentuk. Tegangan diberikan pada materi dari arah luar, sedangkan regangan adalah tanggapan materi terhadap tegangan. Pada daerah elastis, besarnya tegangan berbanding lurus dengan regangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan benda tersebut disebut modulus elastisitas atau modulus Young. Pengukuran modulus Young dapat dilakukan dengan menggunakan gelombang akustik, karena kecepatan jalannya bergantung pada modulus Young. Secara matematis dirumuskan:
dengan:
E = modulus Young (N/m 2)
F = gaya (N)
L = panjang mula-mula (m)
ΔL = pertambahan panjang (m)
A = luas penampang (m2)
Nilai modulus Young hanya bergantung pada jenis benda (komposisi benda), tidak bergantung pada ukuran atau bentuk benda. Nilai modulus Young beberapa jenis bahan dapat kalian lihat pada Tabel dibawah. Satuan SI untuk E adalah pascal (Pa) atau Nm2 .
Nilai modulus Young beberapa jenis bahan
Nilai modulus Young beberapa jenis bahan.
Contoh Soal
Kawat piano dari baja panjangnya 1,6 m dengan diameter 0,2 cm dan modulus Young 2 x 1011 N/m2. Ketika dikencangkan kawat meregang 0,3 cm. Berapakah besarnya gaya yang diberikan?
Penyelesaian:
Diketahui:
L = 1,6 m
d = 0,2 cm = 2 x 10 -3 m
Ditanya:
F = … ?
Jawab:
A = πr2 = 3,14 ( 1 x 10-3 )2 = 3,14 x 10-6 m2

Related Ilmu Teknik:
perhatikan kurva tegangan regangan,perhatikan kurva tegangan regangan seutas kawat pada gambar modulus young

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *