LISTRIK untuk SMP
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: SIFAT MEKANIKA BAHAN KELOMPOK KOMPETENSI B
Mata Pelajaran Fisika SMA
11
4. Modulus Young
Suatu benda yang memiliki panjang L, jika ditarik dengan gaya F tertentu, maka panjang benda bertambah ΔL. Besar pertambahan panjang tersebut berbanding lurus
dengan panjang semula, atau:
ΔL∝L
1.10
Hubungan ini yang menjadi alasan mengapa menambah panjang karet yang lebih panjang lebih mudah dilakukan daripada menambah panjang karet yang lebih pendek.
Untuk mengganti kesebandingan di atas dengan tanda sama dengan =, digunakan konstanta, δ, sehingga:
ΔL =δL
1.11
konstanta
δ dikenal dengan regangan atau strain, Δ
L
adalah pertambahan panjang, dan
L
o
merupakan panjang mula-mula.
a Kondisi bahan ketika ditarik, tampak dua dimensi b Kondisi bahan ketika ditarik, tampak tiga dimensi
Gambar 1.4. Bahan ditarik dengan gaya tertentu mengalami pertambahan panjang
Regangan strain didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang
batang dengan panjang mula-mula. Ketika suatu gaya F ditekankan atau digunakan untuk meregangkan sebuah bahan yang memiliki luas penampang A, maka gaya
tersebut disebar ke seluruh penampang bahan. Makin luas penampang bahan yang dikenai gaya, makin kecil gaya per satuan luas pada permukaan, yang pada akhirnya
akan berpengaruh pada perubahan panjang bahan. Penentu perubahan panjang bahan bukan besarnya gaya secara langsung, tetapi gaya
per satuan luas penampang. Besar gaya per satuan luas penampang ini disebut tekanan atau stress, adalah:
σ =
1.12
σ melambangkan tegangan Pa, F melambangkan gaya N dan A melambangkan luas permukaan m
2
. Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan
bentuk benda. Tegangan stress didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang
bekerja pada benda dengan luas penampang benda.
Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: SIFAT MEKANIKA BAHAN KELOMPOK KOMPETENSI B
12
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 disebut modulus
elastisitas atau Modulus Young. Pengukuran modulus Young dapat dilakukan dengan
menggunakan gelombang akustik, karena kecepatan jalannya bergantung pada modulus Young.
Makin besar tegangan pada sebuah benda, makin besar juga regangannya. Artinya, ΔX juga
makin besar. Berdasarkan berbagai percobaan di laboratorium, diperoleh hubungan antara tegangan dan regangan untuk baja dan aluminium seperti tampak pada gambar berikut.
Gambar 1.5. Grafik perbandingan tegangan terhadap regangan untuk baja dan aluminium
Berdasarkan grafik pada Gambar 1.5, untuk tegangan yang sama, misalnya 1×10
8
Nm
2
, 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. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan pada sejumlah besar bahan terlihat sifat yang
menarik, yaitu perbandingan tekanan dan regangan untuk suatu benda selalu konstan.
Pernyataan tersebut dapat diungkapkan dengan persamaan berikut ini. Y
=
σ δ
= konstanta
1.13
Konstanta Y dikenal dengan Modulus Young bahan. Dengan mensubstitusi persamaan
1.11 dan 1.12 ke dalam persamaan 1.13 dapat juga ditulis menjadi:
� =
⁄ � ⁄
atau
� =
�
Δ�
1.14