MODUL 11 FS - Universitas Mercu Buana

MODUL 11. FISIKA DASAR I
1. Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa diharapkan dapat memahami karakteristik suatu bahan melalui
hubungan antara tegangan dan regangan .
2. Daftar Materi Pembahasan
Elastisitas
2.1 . Tegangan dan Regangan
2.2 . Modulus Elastisitas
2.3 . Tegangan Permukaan
3. Pembahasan
Elastisitas
2.1. Tegangan dan Regangan
2.1.1. Tegangan ( Stress )
Pada dasarnya semua benda pada batas tertentu mengalami perubahan bentuk atau
volume sebagai akibat adanya gaya dari luar. Untuk setiap jenis perubahan
(deformasi ) tersebut terdapat suatu besaran yang disebut tegangan ( stress ).
Tegangan menytakan kekuatan dari gaya-gaya yang menyebabkan penarikan,
peremasan atau pemuntiran, dan biasanya dinyatakan dalam bentuk
satuan luas .
gaya per
Pada gambar 11.1.a menunjukkan batang homogen yang luasnya
penampangnya A ditarik ke dua ujungnya dengan gaya F yang besarnya sama,
sehingga batang tersebut dikatakan meregang. Dan pada gambar 11.1.b gaya tarik
akan menyebar merata pada penampang seluas A, jika potongan batang tidak terlalu
dekat dengan ujung batang . Tegangan ( S ) yang dialami oleh batang merupakan
perbandingan gaya F terhadap luas penampang A
http://www.mercubuana.ac.id
F
F
F
F
A
A
Gambar 11.2 Benda di tekan dengan gaya F
2.1.2. Regangan ( Strain )
Regangan adalah deformasi relative bentuk benda yang mengalami tegangan.
Seperti pada gambar 11.3 Batang yang mengalami deformasi dari Lo menjadi L,
setelah ujungnya mengalami gaya tarik F .
Lo
L
Fn
Fn
L
Gambar 11.3 Regangan pada batang sepanjang Lo
Regangan tarikan/tekanan merupakan perbandingan pertambahan panjang terhadap
panjang awalnya. Perbandingan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :
Re gangan
L Lo
Lo

L
Lo
( 11.3 )
Regangan yang menyebabkan deformasi pada volume disebut regangan volume,
yang merupakan perbandingan perubahan volume V = V – Vo, terhadap volume
semula.
Re gangan(SV )
V
Vo
2.2. Modulus Elastisitas
http://www.mercubuana.ac.id
( 11.4 )
Tegangan = Modulus konstan . Regangan
Kebalikan dari Modulus Bulk disebut Kompresibilitas ( K ), dinyatakan sebagai :
1
dV /V

B
dp
K
 
1 dV
V dp
(11.7 )
Kompresibilitas adalah fraksi pengurangan volume, -V/ Vo persatuan kenaikanp
dalam satuan tekanan. Satuan kompresibilitas adalah kebalikan dari tekanan yaitu
Pa-1 atau Atm-1.
Contoh 2 : Sebuah pompa hidrolik berisi 250 Liter minyak. Carilah pengurangan
volume minyak saat pompa ditambah tekanannya sebesar p 1,6 x10 7 Pascal
( sekitar 160 Atm atau 2300 psi ). Modulus bulk dari minyak adalah B 5x109 Pa (
sekitar 5 x 104 Atm ) dan kompresibilitasnya k = 1/B = 20 x 10-6 Atm-1 .
Penyelesaian :
V
(0,25m3 ))1,6x107 Pa)
Vop

9
B
5x10 Pa
 8x10 4 m3 0,80L
V kVop (20x10 6 Atm 1)(0,25m3 )(160 Atm) 8x10 4 m3
Fraksi perubahan volume :
V
Vo
 ( 8x10 4 m3 )(0,25m3 ) 0,0032atau 032%
2.2.2 Tegangan dan Regangan Geser
Pada gambar 11.4 benda mengalami tegangan geser ( Shear Stress ).Seperti contoh
pada batang yang ujungnya terdapat baling-baling, sehingga pada saat berputar
batang akan mengalami puntiran atau deformasi pada benda. Tegangan geser
sebgai gaya Fn yang menyinggung permukaan bahan, dibagi dengan luas
permukaan a tempat gaya tersebut bereaksi :
Tegangan geser
http://www.mercubuana.ac.id

F geser
A
( 11.8 )