Sifat Mekanik Zat
Benda tegar dibagi lagi menjadi dua bagian, yakni yang tegar sempurna dan tegar tidak sempurna (bentuk dan ukurannya dapat sedikit berubah). Di dalam mekanika benda tegar tidak sempurna, terdapat modifikasi perhitungan dengan melibatkan sifat benda tegar tak sempurna tersebut. Sifat-sifat itu adalah sifat elastis maupun plastis.
A. Tegangan, Regangan, dan Modulus Elastisitas
Pernahkah anda menarik atau menekan karet gelang dan pegas?
Ketika ditekan, wujud karet sementara akan berubah. Pada gelang plastik misalnya, ketika gaya tekan atau gaya tarik dihilangkan, wujud benda akan kembali ke bentuk semula.
Kita sebut perubahan bentuk suatu benda akibat adanya gaya-gaya luar ini sebagai deformasi. Akibat deformasi terhadap suatu benda adalah timbulnya tegangan dan regangan terhadap benda tersebut.
Perbandingan antara tegangan terhadap regangan ini dikenal dengan sebutan Modulus Elastisitas
Perbandingan antara tegangan dan regangan ini juga dikenal dengan Hukum Hooke, untuk mengenang jasa Robert Hooke.
1. Tegangan
kita tinjau suatu benda yang berpenampang A dan memiliki panjang awal L0 ditarik dengan gaya F dengan arah tegak lurus terhadap bidang penampang A, seperti pada gambar:
Besar tegangan tarik yang dialami benda merupakan perbandingan antara gaya tarik F terhadap luas bidang penampang A yang secara matematis dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut:
Tegangan tarik ini merupakan besaran skalar, bukan besaran vektor, karena F hanya menyatakan besaran gaya dan A menyatakan luas. Dalam sistem satuan SI, tegangan dinyatakan dalam Pascal (Pa) dengan skala perbandingan 1 Pa = 1 N/m2
2. Regangan
Apabila benda tersebut kita tarik lagi dengan gaya lebih besar, maka dapat menimbulkan perubahan panjang benda tersebut dari panjang awal Lo menjadi L. sehingga besar perubahan panjang yang dialami benda adalah
∆L = L - Lo
Perubahan panjang dari bahan yang mengalami tegangan tarik inilah yang dinamakan sebagai Regangan tarik (e). Regangan tarik dapat di definisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang benda terhadap panjang awal atau dapat ditulis
3. Modulus Elastisitas
Modulus elastisitas yang dilambangkan dengan E, merupakan perbandingan antara Tegangan tarik terhadap Regangan tarik atau dapat ditulis
E = modulus elastisitas (N/m2)
F = gaya tarik (N)
A = luas penampang (m2)
Lo = panjang awal (m)
L = panjang akhir (m)
Sebaliknya apabila gaya pada kedua ujung benda tersebut saling menekan, maka tegangan yang dialami benda disebut tegangan tekan yang memiliki definisi yang hampir sama dengan tegangan tarik, yang membedakan hanya arah gaya. Begitu juga halnya dengan regangan tekan.
Contoh Soal:
Sebuah kawat logam yang memiliki luas penampang 4 x 10^-4 m^2 dan memiliki panjang 1 m ditarik dengan gaya 2000 N sehingga panjang kawat bertambah menjadi 1,0^4 m. Berapakah besar modulus elastisitas kawat tersebut?
Diketahui:
A = 4 x 10^-4 m^2
F = 2000 N
Lo = 1 m
L = 1,04 m
Ditanyakan:
E = ...?
Penyelesaian:
