Tugas UAS ELASTISITAS

ELASTISITAS

A.      STANDAR KOMPETENSI

Menganalisis gejala alam dan keteraturannya dalam cakupan mekanika benda titik

B.      KOMPETISI DASAR
Menganalisis pengaruh gaya pada sifat elastisitas bahan

C.       MATERI PEMBELAJARAN

1.      Pengertian sifat elastis

Elastis adalah kemampuan suatu benda untuk kembali ke bentuk awalnya segera setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan (dibebaskan).

Istilah elastisitas mungkin sudah tidak asing lagi di telinga teman – teman. Dalam pelajaran ekonomi teman – teman juga mengenal elstisitas, tetapi elastisitas salam fisika tentu berbeda dengan elastisitas dalam ekonomi.
Dalam fisika sifat benda dibedakan menjadi dua, yaitu sifat plastis dan sifat elastis. Sifat plastis yaitu sifat benda yang tidak bisa kembali kebentuk semula setelah gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan. Sedangkan Elastisitas diartikan sebagai sifat suatu bahan atau kemampuan suatu benda untuk kembali kebentuk semula setelah gaya luar yang diberikan kepada benda itu dihilangkan.

Contoh elastisitas dalam kehidupan sehari – hari :

·         Anak-anak yang sedang bermain ketapel menaruh batu kecil pada karet ketapel dan menarik karet tersebut sehingga bentuk karet berubah. Ketika anak tersebut melepaskan tarikannya, karet melontarkan batu kedepan dan karet ketapel segera kembali kebentuk awalnya.

·         Pegas yang ditarik kemudian dilepaskan maka pegas akan kembali ke bentuk semula.

Jika benda elastis diberi gaya dan gaya tersebut dihilangkan tetapi benda tidak dapat kembali kebentuk semula, maka dikatakan benda tersebut telah melewati batas elastis. Batas elastis diartikan sebagai jumlah maksimum tegangan yang dialami oleh suatu bahan untuk kembali ke bentuk awalnya. Batas elastis bergantung pada jenis bahan yang digunakan . Jika pada batas elastis benda terus menerus diberi gaya maka benda akan putus atau patah.

2.      Pengertian sifat plastis
Plastis adalah benda tidak dapat kembali kebentuk aσwalnya segera setelah gaya luar dihilangkan.

3.      Tegangan
Tegangan tarik σ didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat dengan luas penampangnya (A).ketika sebuah benda diberi gaya pada salah satu ujungnya dan ujung yang lain ditahan. Maka benda tersebut akan mengalami pertambahan panjang. Dalam fisika dikatakan benda mengalami tegangan atau stress. Misalnya seutas kawat dengan luas penampang A dan panjang awal Lo kemudian kawat ditarik dengan gaya sebesar F pada salah satu ujungnya dan ujung yang lain ditahan maka kawat aka mengalami ertambahan panjang sebesar ΔL. Gaya tarik ini menyebabkan, kawat mengalami tegangan tarik σ. Tegangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara gaya tarik (F) yang dialamikawat dengan luas penampangnya (A). 

Tegangan = gaya / luas
σ = F/ A

Tegangan merupakan besaran skalar dan sesuai persamaan di atas memiliki satuanm Nm-2 Atau pascal (Pa).

tegangan = gaya/luas atau σ = F/A

Keterangan: σ = tegangan (N m-2)
F = gaya (N)
A = luas penampang (m2)

4.      Regangan
Regangan e didefinisikan sebagai hasil bagi antara pertambahan panjang ∆L dengan panjang awal L.

jika gaya yang diberikan pada kawat dihilangkan maka kawat akan kembali ke bentuk semula. Perbandingan antara pertambahan panjang kawat pertambahan panjang ΔL dengan panjang awal Lo disebut regangan.

 
Regangan = pertambahan panjang / panjang mula-mula

e = ΔL / Lo

Karena pertambahan panjang ΔL dan panjang awal L adalah besaran yang sama, maka sesuai persamaan di atas regangan e tidak memiliki satuan atau dimensi.

Regangan = (pertambahan panjang)/(panjang awal) atau e = ∆L/L
Keterangan : e = regangan
∆L= pertambahan panjang (m)
L = panjang (m)

5.      Modulus

Modulus Elastis didefinisikan sebagai perbandingan antara tegangan dan regangan yang dialami bahan.

Modulus Elastisitas = tegangan/regangan atau E = σ/e
Keterangan : E = Modulus Elastisitas Nm-2
e = regangan
σ = tegangan
4. Hubungan antara gaya tarik F dengan Modulus Elastis :
E = σ/e (F/A)/(∆L/L)

F/A = E ∆L/L

6.       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”

Gambar 4. Pengaruh Gaya (F) Terhadap Perubahan Panjang Pegas (ΔL)

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.

7.      Percobaan hukum Hooke bertujuan untuk menyelidiki hubungan antara gaya dengan pertambahan panjang.Hukum Hooke untuk susunan pegasSusunan seri. Untuk memudahkan pembahasan, diambil pegaspegas yang tetapan pegasnya sama. Rumus dasar yang digunakan adalah rumus modulus Young dan Hukum Hooke K = EA/∆X Jadi, tetapan pegas berbanding lurus dengan luas penampang pegas A, modulus Young E, dan berbanding terbalik dengan panjang pegas X. Persamaan ini menyatakan tetapan pegas tunggal. Jika dua buah pegas disusun secara seri ,maka panjang pegas menjadi 2X. Oleh karena itu, persamaan pegasnya (ks) menjadi seperti berikut

ks = EA/2X = 1/2 ( EA/∆X ) = 1/2 k

Jadi, bila 2 pegas yang tetapan pegasnya sama dirangkaikan secara seri, maka susunan ini akan memberi tetapan pegas susunan sebesar 1/2 k Sedangkan untuk n pegas yang tetapannya sama dan disusun seri, maka berlaku persamaan berikut

ks = k/n

Susunan paralel bila pegas disusun paralel, maka panjang pegas (X) tetap. Sedangkan luas penampang pegas berubah dari A menjadi 2A, bila pegas yang disusun sebanyak dua buah. Jadi, untuk dua buah pegas yang disusun secara paralel, tetapan pegasnya (kp) menjadi seperti berikut.

kp = (E ( 2A ))/X = 2 ( EA/X ) = 2k

Bila ada n pegas yang tetapan pegasnya sama disusun secara paralel, maka akan menghasilkan pegas yang lebih kuat. Karena tetapan pegasnya menjadi lebih besar.

kp = nk