Tegangan, Regangan, dan Modulus Young

ABUALFATIH.COM. Hai Kawan! Mengapa sebuah benda saat kita tarik memiliki kesukaran yang berbeda? Apakah ada kaiatannya dengan Tegangan, Regangan, dan Modulus Young?

Mungkin inilah alasan kawan abualafatih.com mencari artikel ini.

Karena artikel ini akan membahas tiga kata yang berbeda yaitu tegangan, regangan dan modulus young, mari kita bahas satu per satu.

Tegangan

Ketika suatu gaya F bekerja untuk meregangkan sebuah benda yang memiliki luas A, maka gaya tersebut menyebar keseluruh penampang benda tempat gaya tersebut bekerja. Maka, semakin luas penampang sebuah benda maka semakin kecil gaya persatuan yang dirasakan oleh permukaan benda.

Gaya persatuan luas yang kecil tersebut berpengaruh terhadap perubahan panjang benda. Jadi yang menentukan perubahan panjang benda bukan gayanya tapi gaya persatuan luas yang bekerja.

Gaya persatuan luas penampang inilah yang disebut dengan tegangan atau stress. Secara matematis stress adalah

\sigma =\frac{F}{A}

Keterangan:

\sigma = Tegangan (N/m²)

F = Gaya (N)

A = Luas Permukaan (m²)

Regangan

Pada gambar memperlihatkan sebuah benda memiliki panjang L₀. Saat sebuah gaya bekerja pada benda tersebut yang mengakibatkan benda bertambah panjang \Delta L . Pertambahan panjang benda tersebut berbanding lurus dengan panjang awal benda.

\Delta L \alpha L

Kesebandingan tersebut menjadi alasan menarik karet yang lebih panjang lebih mudah menambah panjangnya dibandikan dengan karet yang pendek.

Untuk mengubah kesebandingan di atas menjadi sama dengan kita akan mengganti dengan sebuah konstanta, secar matematis

\Delta L =\delta L_{0}

Keterangan:

\delta = Regangan

\Delta L = Pertamabahan Panjang (m)

L_{0} = Panjang awal (m)

Konstanta \delta didefinisikan sebagai regangan atau strain. Regangan tidak memiliki satuan karena merupakan perbandingan dua besaran yang sama.

Regangan adalah ukuran pertambahan panjang benda ketika ada gaya yang bekerja. Jika strain besar artinya benda mudah untuk bertambah panjang. Contoh karet gelang memiliki strain lebih besar dari pada pegas mobil, karena strain pada karet lebih besar dari strain pegas mobil.

Modulus Young

Tegangan dan Regangan merupakan dua besaran yang terjadi secara bersamaan pada saat ada gaya yang bekerja benda. Karena gaya yang bekerja arahnya sejajar dengan panjang benda maka gaya persatuan luasnya menghasilkan tegangan, efek dari tegangan ini mengakibatkan benda bertambah panjang sebanding dengan panjang semula maka disebut sebagai regangan.

Berdasarkan hasil percobaan pada sejumlah besar bahan terdapat hal yang menarik, yaitu perbandingan tegangan dan regangan untuk suatu benda selalu tetap atau konstan. Secara matematis

Y =\frac{\sigma}{\delta}

Keterangan:

Y = Modulus Young (N/m²)

\delta = Regangan

\sigma = Tegangan (N/m²)

atau

Y =\frac{F.L_{0}}{A.\Delta L}

Modulus Young disebut juga sebagai modulus elastisitas benda. Semakin kecil modulus elastisita sebuah benda maka akan semakin mudah benda tersebut berubah bentuk.

Berikut ini abualfatih.com menyajikan tabel modulus elastisitas beberapa bahan

Bahan	Modulus Elastisitas
Aluminium	7×1010
Baja	20×1010
Besi	21×1010
Beton	2,3×1010
Kaca	5,5×1010
Karet	0,05×1010
Kuningan	9×1010
Nikel	21×1010
Tembaga	11×1010
Timah	1,6×1010

Soal dan Pembahasan

Soal 1

Suatu gaya bekerja pada sebuah batang sehingga batang mengalami tegangan sebesar 2×10⁶ N/m². Modulus elastisitas batang adalah 2,5×10⁸ N/m². Jika panjang batang sebelum gaya bekerja adalah 4 meter, tentukan pertambahan panjang batang tersebut?

Pembahasan

Demikianlah pembahasan tentang tegangan, regangan, dan modulus young yang abualfatih.com dapat paparkan, semoga dapat bermanfaat.

Diketahui:

\sigma = 2×10⁶ N/m²

Y = 2,5×10⁸ N/m²

L₀ = 4 m

Ditanya:

\Delta L =…..?

Jawab:

Y = \frac{\sigma}{\delta} \delta = \frac{\sigma}{Y} \frac{L_{0}}{\Delta L} = \frac{\sigma}{Y} \Delta L = \frac{\sigma}{Y} L_{0} \Delta L = \frac{2x10^{6}}{2,5x10^{8}} 4 \Delta L = \frac{8}{2,5} x10^{-2} \Delta L = 3,2 x10^{-2} \Delta L = 3,2 cm

Jadi pertambahan panjang pegas setelah bekerja gaya adalah 3,2 cm

Soal 2

Seutas kawat dengan panjang L dan jari-jari r diikatkan dengan kuat pada salah satu ujuangnya sedangkan ujung lainnya ditarik dengan gaya F. Begitu gaya bekerja panjang kawat bertambah sebesar X. Tentukan pertambahan panjang kawat lain yang panjangnya 3 L, jika jari-jari, bahan, dan gaya yang diberikan sama dengan kawat pertama?

Pembahasan

Diketahui

L₀₁ = L

L₀₂ = 3L

F₁=F₂=F

\Delta L_{1} = X

Ditanya:

\Delta L_{2} = ….?

Jawab:

\frac{L_{01}}{\Delta L_{1}} = \frac{L_{02}}{\Delta L_{2}} \Delta L_{2} =\frac{L_{02}}{L_{01}} \Delta L_{1} \Delta L_{2} =\frac{3L}{L} X \Delta L_{2} =3X

Jadi pertambahan panjang kawat kedua adalah 3X

Demikianlah pembahasan tentang tegangan, regangan, dan modulus young yang abualfatih.com dapat paparkan, semoga dapat bermanfaat.