Download - Elastisitas Zat Padat
X MIA C
SMA NEGERI 105 JAKARTA
2014/2015
ELASTISITAS• Sifat bahan atau kemampuan benda untuk kembali ke bentuk semula
setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan.
• Kecenderungan bahan padat untuk kembali ke bentuk aslinya setelah
terdeformasi.
• Benda padat akan mengalami deformasi (perubahan ukuran / bentuk)
ketika gaya diaplikasikan padanya.
• Bila benda bahan tersebut elastis, maka benda itu akan kembali ke
bentuk dan ukuran awalnya ketika gaya dihilangkan.
Contoh :
1
KaretPegas
Baja
Kayu
Ketapel
Apa yang terjadi pada kasus ini
? benda tersebut bergantung pada
salah satu ujung tali dan ditarik oleh
kita pada ujung yang lainnya. Tali
yang tertarik akan tegang
sehingga balok katrol dapat
dianggap sebagai sebuah struktur.
Tegangan tarik dapat ditentukan
dengan membagi berat beban ( berat
dari benda yang menggantung pada
tali ) dengan luas penampang
elemennya ( tali yang memegang
benda tersebut ).
Keadaan ini dapat dinyatakan sebagai berikut :
Dimana :
σ = Tegangan normal N = Gaya
A = Luas penampang tali
Jadi dapat disimpulkan, Tegangan (Stress) adalah
“ Perbandingan antara gaya tarik atau tekan yang
bekerja terhadap luas penampang benda” . σ = N /
A
Benda yang menggantung pada tali,
menimbulkan gaya tarik pada tali ,
sehingga tali memberikan perlawanan
berupa gaya dalam yang sebanding
dengan berat beban yang dipikulnya
( gaya aksi = reaksi ).
Respon perlawanan dari tali terhadap beban yang bekerja padanya
akan mengakibatkan tali menegang sekaligus juga meregang
sebagai efek terjadinya pergeseran internal di tingkat atom pada
partikel-partikel yang menyusun tali, sehingga tali mengalami
pertambahan panjang
Jika pada akhirnya tali telah mengalami pertambahan sejauh Δl dari yang
semula sepanjang L, maka regangan yang terjadi pada tali merupakan
perbandingan antara penambahan panjang yang terjadi terhadap panjang
mula-mula dari tali dan dinyatakan sebagai berikut :
Dimana :
ε = Regangan
ΔL = Perubahan panjang (perpanjangan)…………… (satuan
panjang)
L = Panjang awal (panjang semula)………………… (satuan panjang
Jadi, Regangan adalah “Perbandingan antara pertambahan panjang
(ΔL) terhadap panjang mula-mula(L)”. Regangan dinotasikan dengan ε dan
tidak mempunyai satuan.
Dari O ke B, deformasi (perubahan
bentuk) pegas adalah elastis. Ini berarti
jika tegangan dihilangkan, pegas akan
kembali ke bentuk semula. Dalam daerah
deformasi elastis terdapat daerah yang
grafiknya linear (garis lurus), yaitu OA.
Dari O sampai A berlaku hukum Hooke,
dan A disebut batas Hukum Hooke.
B adalah batas elastis. Di atas titik itu deformasi pegas adalah plastis. Jika
tegangan dihilangkan dalam daerah deformasi plastis, misalnya di titik D, pegas
tidak akan kembali ke bentuk semula, melainkan mengalami deformasi
permanen.
C adalah titik tekuk (yield point). Di atas titik itu hanya dibutuhkan tambahan
gaya tarik kecil untuk menghasilkan pertambahan panjang yang besar. Tegangan
paling besar yang dapat kita berikan tepat sebelum kawat patah disebut
tegangan maksimum (ultimate tensile stress). E adalah titik patah. Jika
tegangan yang kita berikan mencapai titik E, maka pegas akan patah.
GRAFIK TEGANGAN TERHADAP
REGANGAN
keterangan:
𝐸= Modulus elastisitas
𝜎= tegangan
e = regangan
sebuah ukuran yang digunakan untuk merepresentasikan
kekakuan suatu bahan. Makin besar nilai modulus
elastisitas, maka makin kecil regangan elastis yang
dapat dihasilkan dari pemberian tegangan
𝐸 =𝜎
𝑒
*
𝐸 =𝜎
𝑒=
𝐹
𝐴∆𝐿
𝐿
→𝐹
𝐴= 𝐸
∆𝐿
𝐿
Keterangan:
E= modulus elastisitas ( 𝑁 𝑚2)
𝜎= tegangan ( 𝑁 𝑚2)
e = regangan
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
∆L = pertambahan panjang
L = panjang awal
Benda elastisitas juga memiliki batas elastisitas tertentu. Andaikan benda elastis diberi gaya tertentu dan kemudian dilepaskan. Jika bentuk benda tidak kembali ke bentuk semula, berarti berarti gaya yang diberikan telah melewati batas elastisitasny. Keadaan itu juga dinamakan keadaan plastis.
Jika kita menarik ujung pegas, sementara ujung yang lain terikat tetap, pegas akan bertambah panjang. Jika pegas kita lepaskan, pegas akan kembali ke posisi semula akibat gaya pemulih.Pertambahan panjang pegas saat diberi gaya akan sebanding dengan besar gaya yang diberikan.
Hukum Hooke
“ jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas
pegas, maka perubahan panjang pegas berbanding
lurus dengan gaya tariknya”
Bunyi Hukum Hooke
F adalah gaya (dalam unit Newton)k adalah konstante pegas (dalam N/m)x adalah jarak pergerakan pegas dari posisi
normalnya(m)
RUMUS
𝑭 = −𝑲𝒙
*
K1
K2
1. Gaya tarik yang dialami tiap pegas sama besar dan
gaya tarik ini sama dengan gaya tarik yang dialami
pegas pengganti
2. Pertambahan panjang pegas pengganti seri ∆x sama
dengan total pertambahan panjang tiap-tiap pegas.
F1=F2=F
∆𝑥 = ∆𝑥1 + ∆𝑥2
1
𝐾𝑠=
1
𝐾1+
1
𝐾2+⋯
Prinsip susunan paralel beberapa buah pegas
adalah sebagai berikut.
1. Gaya tarik pada pegas pengganti F sama dengan
total gaya tarik pada tiap pegas (F1 dan F2).
F = F1 + F2
2. Pertambahan panjang tiap pegas sama besar dan
pertambahan panjang ini sama dengan
pertambahan panjang pegas pengganti.
Δx1 = Δx2 = Δx
K = k1+k2
*Pegas selalu membantu kita untuk menjalankan
aktifitas sehari-hari.
*Pegas ada banyak kegunaannya begitu pula
pengaplikasiannya dalam hidup
*Berikut adalah contoh dari beberapa
pengaplikasian pegas dalam kehidupan sehari-
hari :
*
*Tujuan adanya pegas dalam shockbreaker adalah untuk meredam kejutan ketika sepeda motor yang dikendarai melewati permukaan jalan yang tidak rata.
*Ketika sepeda motor melewati jalan berlubang, gaya berat yang bekerja pada pengendara (dan gaya berat motor) akan menekan pegas sehingga pegas mengalami mampatan. Akibat sifat elastisitas yang dimilikinya, pegas meregang kembali setelah termapatkan.
•Disamping adalah contoh
gambar shockbreaker
• Pegas yang digunakan
pada sepeda motor atau
kendaraan lainnya telah
dirancang untuk mampu
menahan gaya berat sampai
batas tertentu.
*
*Ketika kita duduk atau tidur di atas kasur pegas, gaya berat menekan kasur. Karena mendapat tekanan maka pegas kasur termampatkan. Akibat sifat elastisitasnya, kasur pegas meregang kembali.
*Pegas akan meregang dan termampat, demikian seterusnya. Akibat adanya gaya gesekan maka suatu saat pegas berhenti bergerak.
•Gambar disamping adalah
salah satu contoh tempat tidur
yang memakai sistem pegas.
•Dengan adanya pegas
memberikan kenyamanan
selama kita menggunakan
tempat tidur tersebut.
*
*Contoh yang sangat sederhana dan mungkin sering kita temui adalah ketapel.
*Ketika hendak menembak burung dengan ketapel misalnya, karet ketapel terlebih dahulu diregangkan (diberi gaya tarik).
*Akibat sifat elastisitasnya, panjang karet ketapel akan kembali seperti semula setelah gaya tarik dihilangkan.
•Gambar disamping adalah
salah satu contoh bentuk
dari ketapel
*
*Dinamometer, adalah alat pengukur gaya.
Biasanya digunakan untuk menghitung besar
gaya pada percobaan di laboratorium.
*Di dalam dinamometer terdapat pegas. Pegas
tersebut akan meregang ketika dikenai gaya
luar.
*Ujung pegas dikaitkan dengan sebuah benda
bermassa.
•Gambar disamping adalah
salah satu contoh dari bentuk
dinamometer