Elastisitas benda

ELASTISITAS BENDA

A. Peta Konsep Elastisitas

  ELASTISITAS ELASTISITAS Dibagi Menjadi Dibagi Menjadi

  HUKUM HOOKE HUKUM HOOKE MODULUS YOUNG MODULUS YOUNG F = k x F = k x

  Dibagi Menjadi Dibagi Menjadi Dibagi Menjadi Dibagi Menjadi

  a. Energi Potensial

  a. Energi Potensial Pegas

  a. Tegangan Pegas

  a. Tegangan

  b. Susunan Pegas :

  b. Regangan

  b. Susunan Pegas :

  b. Regangan Seri dan Pararel Seri dan Pararel

B. Pengertian Elastisitas

  Elastisitas Suatu benda dikatakan memiliki sifat elastisitas jika benda itu diberi gaya kemudian gaya itu dihilangkan, benda akan kembali ke bentuk semula. Jika suatu benda tidak dapat kembali lagi ke bentuk semula setelah gaya yang bekerja padanya dihilangkan, benda itu dikatakan plastis. Contoh benda elastis: karet, pegas, baja, kayu.  Contoh benda plastis: plastisin, tanah liat, adonan kue. 

C. Hukum Hooke

  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. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke, yang menyatakan bahwa:

  “ jika gaya tarik tidak melampaui batas elastisitas pegas, maka

perubahan panjang pegas berbanding lurus dengan gaya tariknya”

  Besar gaya pemulih sama dengan besar gaya yang diberikan, yaitu ,tetapi arahnya berlawanan: . Berdasarkan hukum Hooke, besar gaya pemulih pada pegas yang ditarik sepanjang adalah : Fr = -Kδl dengan k adalah konstanta yang berhubungan dengan sifat kekakuan pegas.

  Persamaan tersebut merupakan bentuk matematis hukum Hooke. Dalam SI, satuan k adalah . Tanda negatif pada persamaan menunjukkan bahwa gaya pemulih berlawanan arah dengan simpangan pegas.

  D. Energi Potensial Pegas

  Energi Potensial Pegas Menurut hukum Hooke, untuk meregangkan pegas sepanjang diperlukan gaya sebesar . Ketika teregang, pegas memiliki energi potensial, jika gaya tarik dilepas, pegas akan melakukan usaha sebesar

  Gambar diatas menunjukkan grafik hubungan antara besar gaya yang diberikan pada pegas dan pertambahan panjang pegas. Energi potensial pegas dapat diperoleh dengan menghitung luas daerah di bawah kurva. Jadi,

  E. Susunan Pegas Secara Seri

  Susunan Pegas Secara Seri Misalkan kita menyambungkan dua pegas dengan konstanta . Sebelum diberi beban, panjang masing-masing pegas adalah . Ketika diberikan beban seberat , maka panjang pegas atas bertambah sebesar dan panjang pegas bawah bertambah sebesar . Berarti, pertambahan panjang total pegas adalah

  . Gaya yang bekerja pada pegas atas dan pegas bawah sama besar. Gaya tersebut sama dengan gaya yang diberikan oleh beban, yaitu . Berarti, Jika adalah konstanta pengganti untuk susunan dua pegas di atas, maka berlaku atau

  Dengan menghilangkan w pada kedua ruas, maka kita peroleh konstanta pegas

F. Susunan Pegas Secara Paralel

  

Susunan Pegas Secara Paralel

  Misalkan kita memiliki dua pegas yang tersusun secara paralel seperti tampak pada Gambar 8. Sebelum mendapat beban, panjang masing-masing pegas adalah . Ketika diberi beban, kedua pegas mengalami pertambahan panjang yang sama besar, yaitu . Gaya yang dihasilkan oleh beban terbagi pada dua pegas, masing-masing besarnya dan .

  Berdasarkan hukum Hooke, diperoleh Jika adalah konstanta efektif pegas, maka terpenuhi

  Gaya ke bawah dan total gaya ke atas pada beban harus sama sehingga atau Dengan menghilangkan pada kedua ruas diperoleh

  G. Modulus Elastisitas Modulus Young didefinisikan sebagai hasil bagi antara tegangan (stress) dan regangan (strain).

  Stress, dengan simbol , didefinisikan sebagai gaya per satuan  luas: dalam SI, : gaya

   : luas satuan adalah .

  Strain atau regangan dengan simbol e didefinisikan sebagai pertambahan

   panjang dibagi panjang mula-mula ,

  Dengan demikian, modulus Young dapat dinyatakan dengan Dengan adalah panjang mula-mula dan adalah perubahan panjang .

H. Manfaat dalam kehidupan sehari- hari

  a. Alat Ukur Gaya Tarik Kereta Api Alat ini dilengkapi dengan sejumlah pegas yang disusun sejajar. Pegas pegas ini dihubungkan ke gerbong kereta api saat kereta akan bergerak. Hal ini di lakukan untuk diukur gaya tarik kereta api sesaat sebelum meninggalkan stasiun.

  b. Peredam Getaran atau Goncangan Pada Mobil Penyangga badan mobil selalu dilengkapi pegas yang kuat sehingga goncangan yang terjadi pada saat mobil melewati jalan yang tidak rata dapat diredam. Dengan demikian, keseimbangan mobil dapat dikendalikan.

  c. Peranan Sifat Elastis dalam Rancang Bangun Untuk menentukan jenis logam yang akan digunakan dalam membangun sebuah jembatan, pesawat, rumah, dan sebagainya maka modulus Young, tetapan pegas, dan sifat elastis, logam secara umum harus diperhitungkan.

  d. Contoh-Contoh Pemanfaatan Sifat Elastis dalam Olahraga

  Di bidang olahraga, sifat elastis bahan diterapkan, antara lain, pada papan loncatan pada cabang olah raga loncat indah dan tali busur pada olahraga panahan. Karena adanya papan yang memberikan gaya Hooke pada atlit, maka atlit dapat meloncat lebih tinggi daripada tanpa papan. Sedangkan tali busur memberikan gaya pegas pada busur dan anak panah.

  SOAL 1. Sebuah pegas bertambah panjang 4 cm ketika ditarik oleh gaya 12 N.

  a. Berapakah pertambahan panjang pegas jika ditarik oleh gaya 6 N ?

  b. Berapakah gaya tarik yang perlu dikerjakan untuk merenggangkan pegas sejauh 3 cm ?

• Diketahui :

  F1 = 12 N ; Δx1 = 4 cm K = F1/ Δx1 = 12 / 4 = 3 N/cm

  a. Gaya F2 = 6 N Δx2 = ……….? F2 = k . Δx2 …… Δx2 = F2 / k = 6 / 3 = 2 cm

• b. Pertambahan panjang Δx3 = 3 cm…….F = …..?

  F = k . Δx = 3 . 3 = 9 N