PENDAHULUAN
Dibanding Dibandingkan kan dengan zat cair, zat padat lebih keras dan lebih berat. Sifat zat padat yang seperti ini memiliki molekul-molekul yang tersusun rapat sehingga ikatan diantara mereka relatif kuat. Inilah sebabnya mengapa zat padat relatif sukar sukar dipeca dipecah-pe h-pecah cah dengan dengan tangan tangan.. sebaga sebagaii contoh contoh,, untuk untuk membel membelah ah kayu kayu diperl diperluka ukan n alat lain lain dan gaya gaya yang yang besar. besar. setiap setiap usaha usaha memisa memisahka hkan n moleku molekullmolekul zat padat, misalkan tarikan atau tekanan, akan selalu dilawan oleh gaya tarik menarik antar moleku zat padat itu sendiri. Sebuah pegas yang kita gantungi dengan sebuah beban pada salah satu ujungnya, akan kembali ke panjangnya semula jika beban tersebut kita ambil kembali. Sifat sebuah benda yang dapat kembali ke bentuk semula seperti itu disebut elastisitas. Benda-benda yang memiliki elastisitas misalnya karet. baja, dan kayu, di sebut benda elastis. Sebaliknya, benda-benda yang tidak memiliki sifat elastis, misalnya pelastisin, lumpur dan tanah liat disebut benda plastis. Banyak bahan-bahan yang kita gunakan sehari-hari yang bersifat elastis tetapi tetapi hanya hanya sement sementara ara saja. saja. Ketika Ketika gaya gaya yang yang diberik diberikan an pada pada bahan-b bahan-baha ahan n tersebut tidak akan kembali kebentuk semula. Keadaan ini dikatakan segbagai keadaan dimana batas elastisitas bahan telah terlampaui. Baja merupakan bahan elastik, jika gaya yang berkerja padanya terlalu besar, baja yang sudah berubah bentu bentuk k tidak tidak akan akan bisa bisa kembal kembalii lagi lagi kebent kebentukn uknya ya semula semula dengan dengan sendir sendiriny inya. a. Sebagai contoh, rangka mobil yang rusak akibat kecelakan yang hebat tidak akan kembal kembalii kebent kebentukn uknya ya semula semula,, walaup walaupun un bahan bahan rangka rangka mobil mobil termasu termasuk k bahan bahan elasti elastik. k. Pertam Pertamaa kali, kali, ukurlah ukurlah panjan panjang g awal pegas pegas sebelu sebelum m diberi diberi beban beban pada pada ujung sebuah pegas dimulai dengan beban 50g, 100g. 150g, dan seterusnya. Modu Modulu luss Elas Elasti tisi sita tass dapa dapatt diar diarti tika kan n secar secaraa sede sederh rhan ana, a, yait yaitu u adal adalah ah hubung hubungan an besaran besaran tegang tegangan an tarik tarik dan regang regangan an tarik. tarik. Lebih Lebih jelasn jelasnya ya adalah adalah perbandingan antara tegangan tarik dan regangan tarik. Modulus Elastisitas sangat pen penti tin ng
dala dalam m
ilmu ilmu
fisi fisik ka
kare karena na
sete setela lah h
memp empelaj elajar arin inya ya,,
menggunakannya untuk menentukan nilai kelastisan dari sebuah benda.
kita kita
bis bisa
PEMBAHASAN
Teori elastisitas menyebutkan bahwa bila suatu benda pejal dibebani oleh gaya luar, benda tersebut akan berubah bentuk ( deformasi) sehingga menimbulkan tegang tegangan an dan regang regangan. an. Geometri benda benda sangat sangat berpen berpengar garuh uh pada pada distri distribus busii tegang tegangan. an. Tegang Tegangan an akan akan terkon terkonsen sentras trasii pada pada daerah daerah-da -daera erah h dimana dimana terjad terjadii perubahan bentuk yang tiba-tiba seperti lubang dan takikan. Benda-bend Benda-bendaa yang memiliki memiliki elastisitas elastisitas misalnya misalnya karet. baja, dan kayu, di sebut benda elastis. sebaliknya, benda-benda yang tidak memiliki sifat elastis, misalnya pelastisin, lumpur dan tanah liat disebut benda plastis. Tegangan dan Regangan Tegangan : Gaya persatuan luas, dimana gaya tersebut bekerja, P = F/ A yang
dimana Dimensi: Gaya/Luas, N/m2 Regangan: perubahan yang dialami dibandingkandengan keadaan awalnya, L /Lo, ΔA/Ao, Δ V/Vo
Tanpa Dimensi Tegang
Regang
Penyebab
Akibat
Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk), tegang tegangan an dibeda dibedakan kan menjad menjadii tiga tiga macam, macam, yaitu yaitu tegang tegangan an rentan rentang, g, tegang tegangan an mempat, dan tegangan geser. Dua jenis regangan Regangan tarik / tekan (strain) dan Regangan geser (shear). Titik yang merupakan awal daerah plastik dan akhir daerah elastik, disebut batas elastisitas. Untuk Tegangan yang kecil, benda tegar ber berssifat ifat
“elas elasti tis” s”..
Fakt Fakto or
perb perban and ding ingan
anta antara ra
didefenisikan sebagai modulus elastisitas. Yang dimana Tegangan = modulus elastisitas × Regangan
tega tegan ngan gan
dan
rega regan ngan gan
Modulus elastik untuk tegangan dan regangan ini disebut modulus Young. Modulus Modulus Young merupakan merupakan ukuran ketahanan ketahanan suatau suatau zat terhadap terhadap perubahan perubahan panjang ketika suatu gaya (atau beberapa gaya) diberikan pada benda. Tegangan Normal = F / A
F
A, gaya normal
F /A = E ΔL/L0
dimana A= Tegangan, L0 = Regangan, dan E = modulus Young Contoh soal: Sebuah beban sebesar 6,0 kg digantungkan pada seutas kawat logam yang panjangnya 60 cm dan diameternya 0,1 cm. akibatnya kawat memanjang sejauh 0,025 cm. Hitunglah tegangan, regangan, dan modulus elstik kawat tersebut. Penyelesaiannya: Penyelesaiannya: Dik :
massa= 6 kg g= 9,8 d=0,1 cm ΔL= 0,025 L= 60 cm
Dit;
Tegangan=? Regangan=? Elastisitas kawat logam=?
Tegangan pada kawat
(6,0) (9,8) 1 (3,14) ( 0,1x10-2 )2 4 Tegangan = 7,49 x 10 7 N/m2 Regangan pada kawat
0,025 60
Regangan = 4,2 x 10-4
Modulus elastisitas Modulus elastisitas = Regangan Tegangan
4,2 x 10 7,49 x 107 N/m = 1,80 x 1011 N/m2
Modulus Young beberapa bahan
( Sumber : Table 9-1 Giancoli ) Bahan material
Modulus Young E (N/m2)
Aluminum
70 x 109
Brass
100 x 10 9
Steel
200 x 109
Bone
15 x 109
Marble
50 x 109
Kurva Tegangan-Regangan
Oa:
bersifat
elastis
Hukum
proporsional
Material
Hooke berlaku Ob:
batas
kembali ke panjang Semula jika tegangan di hilangkan c: permanen d : batas patah
Modulus Geser
Didefinisikan sebagai perbandingan tegangan geser dan regangan geser. S = Tegangan geser/Regangan geser geser F ⁄ ⁄ /A’ S=
h F ⁄ ⁄ / =
x/h
F ⁄ ⁄ /A =
A x
tg φ
Modulus geser disebut juga modulus puntir, dan hanya terjadi pada zat padat. Modulus Bulk (Balok) Modulus ini menghubungkan tekanan hidrostatik dengan perubahan volumenya. dp B= -
dp = - Vo
dV/V dV/Vo o
dV
Kebalikan dari modulus Bulk adalah kompresibilitas k = 1/ B
Hukum Hooke
Pada
tahun
1676,
Robert
Hooke
meng mengus usul ulka kan n suat suatu u huku hukum m fisi fisika ka meny menyan angk gkut ut perta pertamba mbahan han sebuah sebuah benda benda elastik elastik yang yang dikena dikenall oleh oleh suatu suatu gaya. gaya. Menuru Menurutt Hooke, Hooke, pertam pertambah bahan an pen penja jang ng berb berban andi ding ng luru luruss deng dengan an gaya gaya yang yang diberik diberikan an pada pada benda. benda. Secara Secara matema matematis tis,, hukum hukum Hooke ini dapat dituliskan sebagai berikut. F=kx
Dimana
F = gaya yang dikerjakan dikerjakan (N), x = pertambahan pertambahan panjang (m), k = konstanta gaya (N/m) Dan perlu suatu diingat bahwa hukum Hooke hanya berlaku untuk daerah elasti elastik, k, tidak tidak berlak berlaku u untuk untuk daerah daerah plasti plastiss atau bendabenda-ben benda da plasti plastis. s. Untuk Untuk menyalidiki berlakunya hukum Hooke ini, kita bida melakuakn percobaan dengan melakukan sebuah pegas. Seperti ketika menyelidiki sifat elastisitas bahan, kali ini kita kita juga juga akan akan menguk mengukur ur pertam pertambah bahan an pajang pajang pegas pegas dan besarn besarnya ya gaya gaya yang yang diberikan. Dalam hal ini, gaya yang diberikan sama dengan berat benda = massa x percepatan gravitasi. Misalkan kita proleh hasil pengukuran sebagai berikut. Gaya (N)
Pert Pertam amba baha han n
panj panjan ang g
(m)
0,98
8
1,96
16
2,94
24
3,92
32
4,90
40
Sesuai dengan persamaan diatas F = k . x, kita dapat menghitung konstanta k berdasarkan tersebut. konstanta k merupakan kemiringan (slope) grafik sehingga nilainya langsung dapat kita hitung dengan memilih dua titik sembarang, misalnya titik A dan titik B. Kemiring grafik sama dengan k, yaitu
Dengan demikian, besar konstanta gaya k = 122,5 N/m.
Berdasarkan nilai k ini kita dapat menghitung pertambahan panjang atau gaya gaya yang yang akan akan dikerj dikerjaka akan n untuk untuk salah salah satu satu besara besaran n yang yang diketa diketahui hui.. Sebaga Sebagaii contoh, jika gaya yang diberikan 11 N, berapa pertambahan panjangnya F=kx 11 N = (122,5) x x = 0,0898 m = 8,98 cm Besarnya gaya yang diberikan pada benda memiliki batas-batas tertentu. Jika gaya sangat besar maka regangan benda sangat besar sehingga akhirnya benda patah. Hubungan antara gaya dan pertambahan panjang (atau simpangan pada pegas) dinyatakan melalui grafik di bawah ini.
Jika Jika sebuah sebuah benda benda diberik diberikan an gaya gaya maka maka hukum hukum Hooke Hooke hanya hanya berlak berlaku u sepanjang daerah elastis sampai pada titik yang menunjukkan batas hukum hooke . Jika benda diberikan gaya hingga melewati batas hukum hooke dan mencapai batas elastisitas, maka panjang benda akan kembali seperti semula jika gaya yang diberikan tidak melewati batas elastisitas elastisitas . tapi hukum Hooke tidak berlaku pada daerah antara batas hukum hooke dan batas elastisitas . Jika benda diberikan gaya yang sangat besar hingga melewati batas elastisitas , maka benda tersebut akan memasuki daerah plastis dan ketika gaya dihilangkan, panjang benda tidak akan kembali seperti semula; benda tersebut akan berubah bentuk secara tetap. Jika pertambaha pertambahan n panjang panjang benda benda mencapai mencapai titik maka benda benda terseb tersebut ut akan akan titik patah patah, maka patah.
Konstanta Gaya
Modu Modulu luss elas elasti tisi sita tass yang yang bany banyak ak maca macamn mnya ya itu itu masi masing ng - masi masing ng merupakan besaran yang menyatakan sifat elastik suatu bahan tertentu dan bukan menunj menunjukk ukkan an langsu langsung ng seberap seberapaa jauh jauh sebuah sebuah batang batang,, kabel, kabel, atau atau pegas pegas yang yang terbua terbuatt dari dari bahan bahan yang yang bersan bersangku gkutan tan mengal mengalami ami peruba perubahan han akbat akbat pengar pengaruh uh beban. Kalu persamaan (10-7) diselesaikan untuk Fn, maka diperoleh
Atau, bila YA/lo diganti dengan satu konstanta k dan perpanjangan
l kita sebut
x, maka:
Fn = kx Dengan Dengan perkat perkataan aan lain, lain, besar besar tambah tambahan an panjan panjang g sebuah sebuah benda benda yang yang mengalami tarikan dihitung dari panjang awalnya sebandaing dengan besar gaya yang meregangkannya. Hukum Hooke mulanya diungkapkan dalam bentuk ini, jadi tidak atas dasar pengertian tegangan dan regangan. Apabila sebuah pegas kawat auloir diregangkan, tegangan di dalam kawat itu praktis merupakan tegangan geser semata. Pertambahan panjang pegas itu sebaga sebagaii keselu keseluruh ruhan an berban berbandin ding g lurus lurus dengan dengan besar besar gaya gaya yang yang menarik menariknya nya.. Maksudnya, persamaan berbentuk F = kx itu tetap berlaku, dimana konstanta k bergantung pada modulus luncur kawat itu, pada radiusnya, pada radius ulirnya, dan pada jumlah ulir. Konsta Konstanta nta k, atau perban perbandin dingan gan gaya gaya terhad terhadap ap perpan perpanjan jangan gan,, disebu disebutt
konstanta gaya atau kekuatan pegas itu, dan dinyatakan dalam pound per foot,. Newton per meter, atau dyne per sentimeter. Bilangannya sama dengan gaya yang diperlukan untuk menghasilkan perpanjangan satuan. Perbandingan perpanjangan dengan gaya, atau perpanjangan per satuan gaya, disebut (complian iance) ce) pegas pegas itu. itu. Pemulu Pemuluran ran sama sama dengan dengan disebut pemulura pemuluran n (compl
resiprokal konstanta gaya dan dinyatakan dalam feet per pound, meter per newton, atau sentimeter per dyne. Bilangannya sama dengan perpanjangan yang dihasilkan oleh satuan gaya. Beberapa Pemanfaatan Sifat Elastik Bahan Banyak sekali peralatan yang digunakan manusia yang memanfaatkan sifat elastis bahan. Neraca Newton (neraca pegas) merupakan pemanfaatan yang sangat sederhana, di mana pertambahan panjang pegas digunakan untuk mengukur massa benda yang digantung di ujung neraca. Contoh lainnya adalah pada tali busur sebuah pana. Ketika tali busur tersebut ditarik, tali busur yang bersifat elastik akan menegang dan menyimpan energi potensial elastik. ketika anak panah dilepaskan, energi energi poten potensia siall elasti elastik k ini akan akan beruba berubah h menjad menjadii energi energi kineti kinetik k anak anak panah panah sehing sehingga ga sehing sehingga ga anak anak panah panah dapat dapat melesa melesat. t. pada pada sepeda sepedah h motor motor dan mobil mobil ketika ketika berger bergerak ak dijalan dijalan yang yang tidak tidak rata, rata, Inilah Inilah yang yang meyeba meyebabka bkan n kita kita merasa merasa nyaman dan aman walaupun motor atau mobil yang kita tumpangi bergerak di jalan yang tidak rata. Dalam Dalam ilmu ilmu bangun bangunan, an, bahanbahan-bah bahan an elastik elastik diguna digunakan kan sebaga sebagaii rangka rangka ataupun sebagai penyangga untuk menahan getaran yang besar, misalnya gempa bumi. Bayangkan jika pada sebuah jembatan, bahan utama yang digunakan bukan bahan bahan elastis elastis.. Ketika Ketika beban beban yang yang agak agak banyak banyak lewat lewat diatas diatas jembat jembatan, an, maka maka jembatan jembatan itu akan tertekan sedikit kebawah. Karena tidak elastik, elastik, jembatan tidak dapat kembali ke posisinya semula. Lama-kalamaan, jembatan itu akan patah. Itulah Itulah sebabn sebabnya ya penget pengetahu ahuan an mengen mengenai ai sifat sifat elasti elastisit sitas as bahan bahan sangat sangat pentin penting g dalam kehidupan ini.
Kesimpulan
Elastisitas adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai sifat suatu benda yang yang dapa dapatt kemb kembal alii ke bent bentuk uk semu semula la.. Yang Yang dida didala lamn mnya ya terd terdap apat at adan adanya ya tengangan dan regangan yang pada akhirnya dapat menentukan nilai modulus elas tisitas suatu bahan yang di ukur sesui dengan rumus.
Modulus elastisitas = Regangan Tegangan
Elastisitas biasanya terdapat pada benda-benda yang memiliki kerapatan yang tinggi (benda padat). Benda-benda yang memiliki sifat elastistisitas di sebut benda elastis dan yang tidak memiliki elastisitas disebut benda plastis. Hukum yang menerangkan tentang elastisitas adalah Hukum Hooke suatu hukum fisika menyangkut pertambahan sebuah benda elastik yang dikenal oleh suatu gaya. yaitu pertambahan panjang berbanding lurus dengan gaya yang diberikan pada benda. Secara matematis, hukum Hooke ini dapat dituliskan sebagai berikut. F=kx
Dimana : F = gaya yang dikerjakan (N), x = pertambahan panjang (m), k = konstanta gaya (N/m)
Saran
•
Mudah mudahan apa yang disajikan dapat dipahami dan dimengerti untuk pembelajaran.
•
Penggunaan elastisitas dalam kehidupan sehari-hari disekitar kita harus dapa dapatt di paha pahami mi tent tentan ang g batas batas dari dari kapa kapasi sita tass suat suatu u baha bahan n elast elastis isita itass tersebut agar tidak terjadi kesalahan misalnya pembuatan jembatan beban di atas jembatan harus sesuai dengan batas maksimum jembatan tersebut menampung beban tersebut.
KATA PENGANTAR
Puji Puji syuk syukur ur penu penuli liss panj panjat atka kan n kepa kepada da Tuha Tuhan n Yang Yang Maha Maha Esa Esa atas atas rahm rahmat atNy Nyaa
penu enulis lis
dapat apat men mengerj gerjak akan an maka makala lah h
fisi fisika ka dasar asar ini. ini. Dan
Alhamd Alhamduli ulillah llah,, makala makalah h elasti elastisit sitas as ini dapat dapat tersela terselaika ikan n guna guna memenu memenuhi hi tugas tugas mata kuliah Fisika Dasar di Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Fakultas Pertanian Pertanian UNPAD. Penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini mungkin ada kekurangan yang masih jauh dari memuaskan dan sempurna dalam menyelesaikan makalah, namun penul penulis is berhar berharap ap makala makalah h mengen mengenai ai elasti elastisit sitas as ini dapat dapat berman bermanfaat faat dalam dalam memahami berbagai kajian ilmu yang berkenaan dengan ilmu fisika. Akhi Akhirr kata, kata, muda mudahh-mu muda daha han n maka makala lah h ini ini memb memberi erika kan n manf manfaat aat bagi bagi pembelajaran mahasiswa atau siapa saja yang sempat membacanya. Wassalamu ‘alaikum wr.wb.
jatinangor, february 2010 Penyusun,
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2005. Elastisitas. http://atophysics.wordpress.com diakses diakses pada tanggal tanggal 02 februari 2010 pukul 23:35
Linus Linus Pasasa Pasasa Dr. MS, 2004. Fisika Fisika Dasar Dasar I bab 7 elastis elastisita itas. s. DEPART DEPARTMEN MEN FISIKA ITB
Anonim, Anonim, 2002. 2002. Keseimbang Keseimbangan an benda tegar dan Elastisitas. Elastisitas. www.Google.co.id ”elastisitas” Diaksers pada tanggal 04 04 februari 2010 pukul pukul 13:40
Giancoly, Douglas. 2001. Fisika. Erlangga:Jakarta. Zaida, Drs.,M.Si. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Faperta UNPAD IR ALIJ ALIJAR AR,,
M.T, M.T,..
Elas Elasti tisi sita tas. s.
Tekn Te knik ik
Sipi Si pill
(Sip (S ipil il)).
www.Google.co.id
”elastisitas” Diakses pada tanggal tanggal 18 february 2010 pukul 06:48
Tugas Makalah Elastisitas Disusun untuk mememuhi mata kuliah fisika dasar
Disusun oleh :
BIMO SETIAWAN 150210070061
JURUSAN ILMU TANAH TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSIT UNIVERSI TAS PADJADJARAN 2010
