TEORI ELASTISITAS
Semasa kecil Anda mungkin pernah bermain karet gelang, tanah liat, atau plastisin. Saat Anda menarik karet gelang, karet makin panjang. Jika tarikan dihilangkan, maka bentuk karet kembali seperti semula. Lain halnya dengan karet, tanah liat saat ditekan akan berubah bentuk.
Jika tekanan dihilangkan, ternyata bentuk tanah liat tidak kembali seperti semula. Sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula disebut elastis. Bendabenda yang mempunyai elastisitas atau sifat elastis seperti karet gelang, pegas, dan plat logam disebut benda elastis.
Berdasarkan pengalaman sehari-hari, bila Anda menarik karet gelang dengan simpangan yang kecil (karet gelang diberi gaya yang kecil), maka karet gelang dapat kembali ke bentuk semula. Namun, bila karet gelang ditarik dengan gaya yang besar, maka bentuknya tidak kembali seperti semula. Pada keadaan terakhir ini, karet gelang sudah tidak bersifat elastis.
Jadi, sifat elastis zat padat memiliki batas tertentu. Pegas atau benda-benda lain yang dikenai gaya besar akan hilang sifat elastisitasnya. Gaya pada benda elastis akan menimbulkan tegangan, sehingga benda bertambah panjang. Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas 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.
Tegangan (stress) pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan
sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi
simbol �� (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi
simbol �� (dibaca sigma). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
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.
Regangan (strain) didefinisikan sebagai perbandingan antara
penambahan panjang benda ��X terhadap panjang mula-mula X. Regangan
dirumuskan sebagai berikut.
Makin besar tegangan pada sebuah benda, makin besar juga
regangannya. Artinya, ��X juga makin besar. Berdasarkan berbagai
percobaan di laboratorium, diperoleh hubungan antara tegangan dan
regangan untuk baja dan aluminium seperti tampak pada Gambar 3.2.
regangannya. Artinya, ��X juga makin besar. Berdasarkan berbagai
percobaan di laboratorium, diperoleh hubungan antara tegangan dan
regangan untuk baja dan aluminium seperti tampak pada Gambar 3.2.
Berdasarkan grafik pada Gambar 3.2, untuk tegangan yang sama,
misalnya 1 × 108 N/m2, regangan pada aluminium sudah mencapai 0,0014,
sedangkan pada baja baru berkisar pada 0,00045. Jadi, baja lebih kuat dari
aluminium. Itulah sebabnya baja banyak digunakan sebagai kerangka (otot)
bangunan-bangunan besar seperti jembatan, gedung bertingkat, dan jalan
layang.
Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (�� ) dengan regangan
(�� ) adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis
atau modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young
merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami
oleh suatu benda. Secara matematis ditulis seperti berikut.
misalnya 1 × 108 N/m2, regangan pada aluminium sudah mencapai 0,0014,
sedangkan pada baja baru berkisar pada 0,00045. Jadi, baja lebih kuat dari
aluminium. Itulah sebabnya baja banyak digunakan sebagai kerangka (otot)
bangunan-bangunan besar seperti jembatan, gedung bertingkat, dan jalan
layang.
Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (�� ) dengan regangan
(�� ) adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis
atau modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young
merupakan perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami
oleh suatu benda. Secara matematis ditulis seperti berikut.
Nilai modulus Young untuk beberapa jenis bahan ditunjukkan pada
Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 berikut.
Modulus elastisitas
Kuantitas E, yaitu rasio unit tegangan terhadap unit regangan, adalah modulus elastisitas bahan, atau, sering disebut Modulus Young. Nilai E untuk berbagai bahan disajikan pada Tabel 1-1. Karena unit regangan ε merupakan bilangan tanpa dimensi (rasio dua satuan panjang), maka E mempunyai satuan yang sama dengan tegangan yaitu N/m2. Untuk banyak bahan-bahan teknik, modulus elastisitas dalam tekanan mendekati sama dengan modulus elastisitas dalam tarikan. Perlu dicatat bahwa perilaku bahan dibawah pembebanan yang akan kita diskusikan dalam buku ini dibatasi hanya pada daerah kurva tegangan regangan.
0 komentar:
Posting Komentar