Elastisitas dan Plastisitas
Hukum Hooke menjelaskan bahwa jika suatu benda diubah bentuknya, maka benda tersebut akan melawan perubahan bentuk dengan gaya yang sebanding dengan besar deformasinya, asalkan deformasi ini tidak terlalu besar.
Jadi dalam hukum hooke perbandingan antara tegangan dan regangan dalam deformasi elastis mempunyai rentang keabsahan yang terbatas.
Kita tinjau sekali lagi tentang tegangan dan regangan tarik terhadap suatu benda. Apabila gaya tarik terhadap suatu benda cukup kecil, maka pertambahan tegangan dan pertambahan regangan akan sebanding hingga bentuk kurva tegangan terhadap regangan akan berbentuk seperti garis lurus dengan kemiringan tertentu. Batasan ini masih termasuk dalam elastisitas benda, karena dalam batasan ini struktur benda dapat kembali pada keadaan semula seperti terlihat pada gambar dibawah ini yang ditujukan oleh titik OA. Titik A merupakan batasan proporsional benda.
Jika gaya tarik secara terus-menerus diberikan terhadap benda maka pertambahan regangan terhadap pertambahan tegangan akan lebih besar dari sebelumnya. Hal ini ditunjukkan pada garis AB. walaupun demikian kondisi ini masih memungkinkan struktur benda dapat kembali pada keadaan semula.
Apabila gaya tarik yang terus-menerus ini kita tingkatkan sehingga lebih tinggi daripada sebelumnya, maka pertambahan regangan akan jauh lebih besar dibandingkan dengan pertambahan tegangan terhadap benda dan itu dapat dilihat pada garis BC . Dalam keadaan ini struktur pondasi sulit untuk kembali pada keadaan semula atau dapat dikatakan termasuk pada fase plastis. Struktur benda pun akan mengalami perubahan secara permanen. Apabila gaya tarik terhadap benda kita tingkatkan lagi sehingga mencapai titik patah, maka benda tersebut akan putus, seperti yang ditunjukkan pada titik D.
Untuk deformasi hanya ada satu dimensi atau hanya perubahan panjang saja, maka dari hukum hooke ini dapat kita tulis persamaan:
F = - kx
Dengan
k = konstanta atau ketetapan pembanding pegas (N/m)
F = gaya pemulih (N)
x = pergeseran panjang (m)
nilai negatif pada persamaan tersebut menunjukkan gaya pemulih berlawanan arah dengan gaya tarik atau gaya tekan yang mendeformasi benda.
Contoh Soal:
Sebuah pegas digantung bebas secara vertikal. Panjang pegas mula-mula 20 cm. Di ujung bawahnya digantungkan sebuah beban permasalah 150 g dan menyebabkan pegas bertambah panjang menjadi 25 cm. berapakah konstanta pegas?
Diketahui:
m beban = 150 g = 0,15 kg
Lo = 20 cm = 0,20 m
L = 25 cm = 0,25 m
x = ∆L = 0,05 m
Ditanyakan:
k pegas = ...?
Penyelesaian:
F = mg = (0,15)(10) = 1,5 N
maka
F = kx
menjadi
k = F/x = 1,5/0,05 = 30 N/m