Sunday, July 10, 2016

Penjabaran tentang Gaya Pegas dan Elastisitas

Apa yang kalian lihat ketika ada sebuah karet mendapatkan tarikan? Karet akan memanjang dan  berubah dari bentuk aslinya. Namun setelah gaya dihilangkan karet akan kembali normal dan memendek. Keadaan pada saat terjadinya perubahan bentuk akibat adanya gaya luar (tarikan/dorongan) dikenal dengan istilah deformasi. Sedangkan kemampuan benda untuk kembali ke keadaan semula dikenal dengan istilah elastisitas.

.:: Elastisitas

Nah berbicara elastisitas. Disana kita akan mempelajari konsep-konseo tentang tegangan, regangan dan modulus young. Ketiga hal ini merupakan bagian penting dari elastisitas. Untuk penjabarannya silahkan simak ulasan berikut.

1. Tegangan 

Tegangan didefinisikan sebagai suatu gaya yang bekerja pada suatu benda per satuan luas permukaan benda itu. Gaya yang ditimbulkannya sendiri bisa diakibatkan oleh beberapa sebab, misalkan karena tarikan, dorongan atau juga pelintiran.

Secara matematis, besar tegangan yang dialami oleh suatu benda bisa dituliskan:

 σ = F/A

dimana,
σ  = Tegangan (N/m )
F  = Gaya (N)
A  = luas permukaan (m2)

2. Regangan (ϵ)

Selain tegangan, didalam elastisitas kita juga dihadapkan dengan istilah regangan. Apa itu regangan? Regangan adalah perbandingan antara perubahan panjang yang dialami benda dengan panjang awalnya. 

Secara matematis, persamaan tegangan adalah sebagai berikut:

ϵ = Δl/l0

Keterangan:
ϵ = Regangan
Δl = perubahan panjang (m)
l0 = panjang awal (m)

Regangan terjadi sebagai konsekuensi dari adanya gaya yang bekerja pada benda. Akibatnya benda menjadi semakin panjang atau bahkan sebaliknya. Pertambahan panjang bisa disebabkan karena adanya tarikan, sedangkan pemendekan bisa terjadi karena adanya tekanan.

3. Modulus Young atau Modulus Elastisitas

Modulus young merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan. Secara matematis, persamaan modulus young bisa kita tuliskan:

Y = σ/ϵ

Dimana,
Y = modulus elastisitas (N/m2)
Berikut adalah tabel modulus young dari beberapa benda:
 
Bahan
Modulus Young
(x 1010N/m2)
Alumunium
7
Kuningan
9.1
Tembaga
11
Baja
20
Tungsten
35
Gelas
6.5 - 7.8
Kuarsa
5.6
.:: Hukum Hooke

Apabila kalian sudah faham dengan konsep-konsep elastisitas, seperti tegangan, regangan dan modulus elastisitas. Selanjutnya kita akan belajar berkaitan tentang hukum hooke.

Perhatikan bunyi hukum hooke berikut

"Pertambahan panjang pegas sebanding dengan gaya tarik yang dikenakan pada pegas sebelum melampau batas elastisitas pegas"

Berdasarkan hukum hooke ini, didapatkan bahwa ketika ada sebuah tarikan (gaya) yang bekerja pada sebuah benda dan kemudian gayanya tersebut tidak melebihi batas elastisitasnya, maka pertambahan panjang akan berbanding lurus dengan gaya yang bekerjanya.

Untuk penjelasan berkenaan dengan batas elastisitas, secara lebih mendetail bisa disimak pada grafik berikut:

Pada saat benda mendapatkan tarikan dan kemudian gaya yang dihasilkan melebihi batas elastisitasnya, maka benda tidak akan kembali ke keadaan semula. Benda akan berdeformasi ke bentuk baru selamanya. Dan jika tarikannya sampai ke titik patah, maka pegas akan rusak dan terputus.

Secara maematis, persamaan hooke bisa dituliskan:

F = k . Δx

dimana,
F = gaya (N)
k = konstanta
Δx = perubahan panjang (m)

.:: Susunan Pegas

Ada dua jenis susunan dalam pegas, yaitu susunan pegas seri dan susunan pegas pararel.

1. Susunan Seri



Pertambahan panjang pada rangkaian seri:

xs = x1 + x2

Konstanta total rangkaian seri:



2. Susunan pararel



Pertambahan panjang pada rangkaian pararel

xp =  x1 = x2

Konstanta total rangkaian seri

kp =  k1 = k2

<<Kemali ke materi dinamika gerak lurus

Share this

0 Comment to "Penjabaran tentang Gaya Pegas dan Elastisitas"

Post a Comment