64
Fisika SMAMA Kelas XI
3. Pada ujung yang bebas tersebut berilah beban secara bergantian berturut-turut 50
g, 100 g, 150 g, 200 g, dan 250 g 4. Catatlah pertambahan panjang pegas
setiap pemberian beban 5. Lakukanlah penambahan beban terus-
menerus sampai pegas tidak elastis lagi 6. Buatlah kesimpulan berdasarkan kegiatan
ini 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.
B. 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. Perhatikan Gambar
3.1 b
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. Perhatikan Gambar 3.1 c
3. Geseran. Geseran adalah perubahan bentuk yang dialami sebuah
benda jika dua buah gaya yang berlawanan arah dikenakan pada sisi-sisi bidang benda.Perhatikan Gambar 3.1 d
Gambar 3.1 Perubahan bentuk benda akibat pengaruh suatu gaya.
w x
a Normal b Regangan
c Mampatan d Geseran
F F
L L
L L
F F
F F
65
Elastisitas dan Getaran Harmonik
Tegangan stress pada benda, misalnya kawat besi, didefinisikan sebagai gaya persatuan luas penampang benda tersebut. Tegangan diberi
simbol
V
dibaca sigma. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
F A
V Keterangan:
F : besar gaya tekantarik N
A : luas penampang m
2
V
: tegangan Nm
2
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.
X X
H Keterangan:
H : regangan strain tanpa satuan
X : pertambahan panjang m
X : panjang mula-mula m
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.
Gambar 3.2 Grafik perbandingan tegangan terhadap regangan untuk baja dan aluminium.
tegangan Nm
-2
2 × 10
8
1 × 10
8
2 4
6 8
10 baja
× 0
-4
regangan alumunium
12 14
