Elastisitas dalam Fisika
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Ketika Anda menarik karet mainan sampai batas tertentu, karet tersebut
bertambah panjang. Jika tarikan dilepaskan, maka karet akan kembali ke panjang
semula. Demikian juga ketika Anda merentangkan pegas, pegas tersebut akan
bertambah panjang. Tetapi ketika dilepaskan, panjang pegas akan kembali seperti
semula. Apabila di laboratorium sekolah Anda terdapat pegas, silahkan melakukan
pembuktian ini. Regangkan pegas tersebut dan ketika dilepaskan maka panjang
pegas akan kembali seperti semula. Mengapa demikian ? hal itu disebabkan karena
benda-benda tersebut memiliki sifat elastis.
Elastis atau elastsisitas adalah kemampuan sebuah benda untuk kembali
ke bentuk awalnya ketika gaya luar yang diberikan pada benda tersebut dihilangkan.
Jika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda yang elastis, maka bentuk benda
tersebut berubah. Untuk pegas dan karet, yang dimaksudkan dengan perubahan
bentuk adalah pertambahan panjang. Perlu Anda ketahui bahwa gaya yang diberikan
juga memiliki batas-batas tertentu. Sebuah karet bisa putus jika gaya tarik
yang diberikan sangat besar, melawati batas elastisitasnya.
B.
Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas penulis membatasi masalah yang dibahas
mengenai Elastisitas.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
Elastisitas dalam Fisika
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 :
1.
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.
2.
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.
B.
Besaran-Besaran dalam
Elastisitas
a. Tegangan
(stress)
Tegangan adalah
besarnya gaya yang bekerja pada permukaan benda persatuan luas. Tegangan dalam
elastisitas dirumuskan:
b. Regangan
(strain)
Regangandalam
elastisitas adalah pertambahan panjang yang terjadi pada suatu benda karena
pengaruh gaya luar per panjang mula-mula benda tersebut sebelum gaya luar
bekerja padanya. Regangan dirumuskan:
Karena
regangan adalah perbandingan dari dua besaran yang sejenis maka ia hanya
seperti koefisien (tanpa punya satuan)
c. Mampatan
Mampatan
hampir sama seperti regangan. Bedanya, regangan terjadi karena gaya tarik yang
mendorong molekul benda terdorong keluar sedangkan mampatan karena gaya yang
membuat molekul benda masuk ke dalam (memampat).
d. Modulus
Elastis (Modulus Young)
Definisi
dari modulus young adalah perbandingan antara tegangan dengan regangan. Di
rumuskan
jika
kita menguraikan rumus tegangan dan regangan di dapat persamaan
C.
Contoh
Soal Elastisitas Fisika
1. Sobat
punya sebuah kawat dengan luas penampang 2 mm2, kemudian diregangkan
oleh gaya sebesar 5,4 N sehingga bertambah panjang sebesar 5 cm. Bila panjang
kawat mula-mula adalah 30 cm, berpakah modulus elastisitas dari kawat tersebut?
a. 1,53 x 106 N/m2
b. 1,3 x 106 N/m2
c. 1,65 x 106 N/m2
d. 1,62 x 106 N/m2
Jawab
Diketahui
A = 2 mm2 = 2.10-6 m
F = 5,4 N
Δl = 5 cm = 5.10-2 m
lo = 30 cm = 3.10-1 m
Modulus young = [5,4 x 3.10-1]/[2.10-6 x 5.10-2] = 1,62.107 N/m2 (jawaban d)
b. 1,3 x 106 N/m2
c. 1,65 x 106 N/m2
d. 1,62 x 106 N/m2
Jawab
Diketahui
A = 2 mm2 = 2.10-6 m
F = 5,4 N
Δl = 5 cm = 5.10-2 m
lo = 30 cm = 3.10-1 m
Modulus young = [5,4 x 3.10-1]/[2.10-6 x 5.10-2] = 1,62.107 N/m2 (jawaban d)
2. Sebuah
batan besi yang panjangnya 2 m, penampangnya berukuran 4 mm x 2 mm. Modulus
elastisitas besi tersebut adalah 105 N/mm2. Jika pada ujung
batang ditarik dengan gaya 40 N. Berapa pertambahan panjang besi tersebut?
a. 1 mm
b. 0,1 mm
c. 0,01 mm
d. 0,001 mm
Pembahasan
Diketahui
lo = 2 m = 2.103 mm
A = 8 mm2
σ = 105 N/mm2
F = 40 N
dari rumus
maka
Δl = [F.lo]/[A.E] = [40.2.103]/[ 8.3.105] = 0,1 mm (jawaban c)
b. 0,1 mm
c. 0,01 mm
d. 0,001 mm
Pembahasan
Diketahui
lo = 2 m = 2.103 mm
A = 8 mm2
σ = 105 N/mm2
F = 40 N
dari rumus
maka
Δl = [F.lo]/[A.E] = [40.2.103]/[ 8.3.105] = 0,1 mm (jawaban c)
3. Sebuah
kawat luas penampangnya 4 mm2, kemudian diregangkan oleh gaya
sebesar 8 N sehingga bertambah panjang 0,08 cm. Bila panjang kawat mula-mula
adalah 60 cm, berapakahh tegangan dan regangan kawat tersebut?
Jawab
A = 4 mm2 = 4.10-6 m2
F = 8 N
Δl = 0,08 cm
lo = 60 cm
Tegangan = F/A = 8/4.10-6 = 2.106 N/m2
Regangan = 0,08/60 = 1,333 … x 10-3
A = 4 mm2 = 4.10-6 m2
F = 8 N
Δl = 0,08 cm
lo = 60 cm
Tegangan = F/A = 8/4.10-6 = 2.106 N/m2
Regangan = 0,08/60 = 1,333 … x 10-3
4. Soal
Elastisitas berikutnya adalah, jika sobat punya kawat A dan kawat B sama
panjang dengan perbandingan diameter 1:2, masing-masing ditarik oleh gaya
sebesar F, sehingga mengalami pertambahan panjang dengan perbandingn 3:1.
Pertanyaannya berapa nilai perbandingan dari modulus young kawat A dan kawat B?
jawab
Perbanding diameter A : B = 1:2 maka perbandingan luas penampang = 12 : 22 = 1:4
perbandingan Δl A dan B = 3:1
jika melihat rumus modulus young
Perbanding diameter A : B = 1:2 maka perbandingan luas penampang = 12 : 22 = 1:4
perbandingan Δl A dan B = 3:1
jika melihat rumus modulus young
didapat kesimpulan “modulus
young sebanding dengan gaya (F) serta panjang awal (lo) dan berbanding
terbalik dengan luas alas (A) dan pertambahan panjang ( Δl)“
EA/EB = [FA/FB] x
[Luas Alas B/Luas Alas A] x [ΔlB/ΔlA] (perhatikan posisi
atas bawah A dan B)
EA/EB =
1/1 x 4/1 x 3/1 = ¾
Jadi perbandingan
modulus young kawat A dan Kawat B = 3:4
5. Sebuah pegas yang bersifat elastis memiliki luas penampamg
100 m2. Jika pegas ditarik dengan gaya 150 Newton. Tentukan tegangan yang
dialami pegas !
Diketahui :
A : 100 m2
F : 150 N
Ditanya :
σ . . . ?
Jawab :
σ : F / A
σ : 150 N / 100 m2
σ : 1.5 N/m2
Diketahui :
A : 100 m2
F : 150 N
Ditanya :
σ . . . ?
Jawab :
σ : F / A
σ : 150 N / 100 m2
σ : 1.5 N/m2
6. Sebuah kawat yang panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 100
Newton. Yang menyebabkan pegas bertambah panjang 10 cm. Tentukan regangan kawat
!
Diketahui :
Lo : 100 cm
ΔL : 10 cm
F : 100N
Ditanya :
e . . . . ?
jawab :
e : ΔL / Lo
e : 10 cm / 100 cm
e : 0.1
Diketahui :
Lo : 100 cm
ΔL : 10 cm
F : 100N
Ditanya :
e . . . . ?
jawab :
e : ΔL / Lo
e : 10 cm / 100 cm
e : 0.1
7. Diketahui panjang sebuah pegas 25 cm. Sebuah balok bermassa
20 gram digantungkan pada pegas sehingga pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukan
modulus elastisitas jika luas penampang pegas 100 cm2 !
Diketahui :
Lo : 25 cm
ΔL : 5 cm
m : 20 gram : 0.02 kg
F : w : m . g : 0.02(10) : 0.2 N
A : 100 cm : 0.01 m
Ditaya :
E . . . .?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL/Lo)
E : ( 0.2 N/ 0.01 m2) / (5 cm /25 cm )
E : (20 N /m2 )/ (0.2)
E : 100 N/m2
Diketahui :
Lo : 25 cm
ΔL : 5 cm
m : 20 gram : 0.02 kg
F : w : m . g : 0.02(10) : 0.2 N
A : 100 cm : 0.01 m
Ditaya :
E . . . .?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL/Lo)
E : ( 0.2 N/ 0.01 m2) / (5 cm /25 cm )
E : (20 N /m2 )/ (0.2)
E : 100 N/m2
8. Sebuah pegas panjangnya 20 cm. Jika modulus elastisitas pegas
40 N/m2 dan luas ketapel 1 m2. Tentukan besar gaya yang diperlukan agar pegas
bertambah panjang 5 cm
Diketahui :
Lo: 20 cm
E : 40 N/m2
A : 1 m2
ΔL : 5 cm
Ditanya :
F . . . . ?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL / Lo)
40 N/m2: (F / 1 m2) / (5cm/20 cm)
40 N/m2 :( F/ 1 m2 ) / ¼
160 N/m2 : F/1 m2
F : 160 N
Diketahui :
Lo: 20 cm
E : 40 N/m2
A : 1 m2
ΔL : 5 cm
Ditanya :
F . . . . ?
Jawab :
E : σ/e
E : (F /A ) / (ΔL / Lo)
40 N/m2: (F / 1 m2) / (5cm/20 cm)
40 N/m2 :( F/ 1 m2 ) / ¼
160 N/m2 : F/1 m2
F : 160 N
9.
Tali nilon berdiameter 2 mm
ditarik dengan gaya 100 Newton. Tentukan tegangan tali!
Pembahasan
Diketahui :
Gaya tarik (F) = 100 Newton
Diameter tali (d) = 2 mm = 0,002 meter
Jari-jari tali (r) = 1 mm = 0,001 meter
Ditanya : Tegangan tali
Jawab :
Luas penampang tali :
Pembahasan
Diketahui :
Gaya tarik (F) = 100 Newton
Diameter tali (d) = 2 mm = 0,002 meter
Jari-jari tali (r) = 1 mm = 0,001 meter
Ditanya : Tegangan tali
Jawab :
Luas penampang tali :
Tegangan tali :
10. Seutas tali mempunyai panjang mula-mula 100 cm ditarik hingga tali
tersebut mengalami pertambahan panjang 2 mm. Tentukan regangan tali!
Pembahasan
Diketahui :
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : Regangan tali
Jawab :
Regangan tali :
Jawab :
Regangan tali :
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
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.
B.
Saran
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari
sempurna. Maka penulis mohon kritik dan saran guna
DAFTAR
PUSTAKA
https://fisikamemangasyik.wordpress.com/fisika-2/bab-2-elastisitas-bahan/b-tegangan-regangan-dan-modulus-elastisitas/
Post a Comment for "Elastisitas dalam Fisika"