BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Regangan dan tegangan merupakan suatu materi yang yang saling berhubungan, dimana regangan merupakan suatu akibat yang terjadi karena adanya tegangan dan tegangan ini terjadi akibat dari beberapa factor seperti gravitasi, tekanan, pemanasan maupun pendinginan. pendinginan. Hubungan antara tegangan dan regangan telah banyak diaplisikasikan dalam kehidapan sehari-hari, oleh karena itu untuk dapat lebih memahami dan mengerti mengenai hubungan tegangan dan regangan serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, maka penyusun membuat makalah ini sebagai bahan bacaan maupun referensi mengenai hubungan tegangan dan regangan. 1.2
Rumusan Masalah
Adapun rumusan rumusan masalah dari dari penyusunan penyusunan makalah ini adalah 1. Pengertian tegangan dan regangan serta penyebabnya 2. Kurva hubungan tegangan dan regangan 3. Penerapan tegangan dan regangan dalam kehidupan sehari-hari 1.3
Tujuan Penyusunan
Adapun tujuan tujuan dari penyusunan penyusunan makalah ini adalah
1. Dapat memahami defenisi dari regangan serta mengetahui penyebab timbulnya regangan 2. Mengetahui jenis-jenis regangan
BAB II ISI
2.1
Pengertian Tegangan dan Regangan
Tegangan merupakan sebuah gaya yang diaplikasikan atau sistem gaya yang cenderung akan meregangkan atau merubah suatu benda, sedangkan Regangan merupakan sebuah deformasi yang dihasilkan oleh tegangan, rasio perubahan panjang terhadap panjang awal. Bahan aksial =
Perubahan panjang
Penarikan =
Perpanjangan
Penekanan =
Pemendekan
Regangan, ε = δ/A
Dimana
:
Stress, σ =
L = Panjang melintang A = Luas penampang melintang
P = Beban yang bekerja δ
2.2
=
Perubahan panjang
Penyebab Terjadinya Tegangan dan Regangan Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan terjadinya suatu regangan, yaitu:
1. Gaya luar 2. Gravitasi 3. Gaya sentrifugal 4. Pemanasan dan Pendinginan 5. Tekanan 6. Perubahan tekanan yang mendadak 2.3
Diagram Tegangan dan Regangan
Diagram tegangan-regangan disampaikan pertama oleh Jacob Bernoulli (1654-1705) dan J.V. Poncelet (1788-1867). Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar ( A), kemudian diberi gaya tekan, tarik atau lentur ( N), maka benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi dengan luasan penampangnya ( A). Jika gaya tersebut dari ( N) = 0 kemudian berangsur-angsur diperbesar maka benda tersebut akan meregang (memendek/ memanjang/ membengkok) sebesar ε0 sampai dengan ε.
Sebagaimana beban aksial yang bertambah bertahap, pertambahan panjangterhadap panjang gage diukur pada setiap pertambahan beban dan ini
dilanjukansampai terjadi kerusakan (fracture) pada spesimen. Dengan mengetahui luaspenampang awal spesimen, maka tegangan normal, yang dinyatakan dengan σ, dapat diperoleh untuk setiap nilai beban aksial dengan
menggunakan hubungan
σ=
Jika hubungan tegangan dan regangan dibuat dalam bentuk grafik dimana setiap nilai tegangan dan regangan yang terjadi dipetakan kedalamnya dalam bentuk titik-titik, maka titik-titik tersebut terletak dalam suatu garis lurus (linear) sehingga terdapat kesebandingan antara tegangan dan regangan, seperti yang ditunjukan gambar di bawah ini
Hubungan tegangan – regangan seperti ini adalah linear, dimana regangan berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis linear, dimana
bahannya memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum hooke berlaku dalam keadaan ini. Namun dalam kenyataan, tidak selalu tegangan itu berbanding lurus dengan regangan, dimana apabila nilai dari tegangan dan regangan apabila dipetakan dalam bentuk titik2, maka tidak terbentuk hubungan linear didalamnya. (lihat gambar bawah).
Hubungan tegangan – regangan seperti ini adalah non-linear, dimana regangan tidak berbanding lurus dengan tegangannya, Bahan benda yang memiliki bentuk diagram tegangan-regangan seperti ini disebut bahan elastis non-linear, dimana bahannya tidak memiliki modulus elastisitas yang konstan. Hukum hooke tidak berlaku dalam keadaan ini.
2.4
Hubungan Tegangan dan Regangan (Hukum Hooke)
Pada kebanyakan bahan teknik terdapat hubungan antara tegangan danregangan. Untuk setiap peningkatan tegangan terjadi peningkatan regangan yang sebanding, sebelum batas tegangan dicapai. Jika tegangan mencapai nilai batas, hubungan regangan tidak lagi proporsional dengan tegangan. Hubungan proporsional tegangan dan regangan awalnya dinyatakan oleh Robert Hooke pada tahun 1678 dan menjadi hukurn Hooke. Hukum hooke menunjukkan bahwa terjadi hubungan yang linear atau proporsional antara tegangan dan regangan suatu material
σ = E ε
Dimana hubungan antara keduanya ditentukan berdasarkan nilai Modulus Elastisitas / modulus Young (E) dari masing masing material
Hubungan linear seperti yang dinyatakan dalam hukum hooke tidaklah selamanya terjadi.
Hubungan yang linear terjadi hanya pada saat kondisi material masih dalam kondisi elastis.
Kondisi Elastis adalah adalah kondisi bahwa jika beban yang bekerja dihapuskan maka tidak akan meninggalkan regangan sisa yang permanen. Dan sifat material masih seperti semula saat belum ada beban bekerja.
Hukum Hooke tidak berlaku untuk kondisi diluar kondisi elastis.
Hubungan linear seperti yang dinyatakan dalam hukum hooke tidaklah selamanya terjadi.
Hubungan yang linear terjadi hanya pada saat kondisi material masih dalam kondisi elastis.
Kondisi Elastis adalah adalah kondisi bahwa jika beban yang bekerja dihapuskan maka tidak akan meninggalkan regangan sisa yang permanen. Dan sifat material masih seperti semula saat belum ada beban bekerja.
2.5
Modulus Elatisitas
Besarnya pertambahan panjang yang dialami oleh setiap benda ketika meregang adalah berbeda antara satu dengan yang lainnya, tergantung dari elastisitas bahannya. dan elastisitas yang dimiliki oleh tiap2 benda tergantung dari jenis bahan apakah benda itu terbuat. Sebagai suatu contoh, anda akan lebih mudah untuk meregangkan sebuah karet gelang daripada besi pegas yang biasanya dipakai untuk melatih otot dada. untuk merenggangkan sebuah besi pegas, anda akan membutuhkan ratusan kali lipat dari tenaga yang anda butuhkan untuk merenggangkan sebuah karet gelang. Ketika diberi gaya tarik, karet ataupun pegas akan meregang, dan mengakibatkan pertambahan panjang baik pada karet gelang ataupun besi pegas. Besarnya pertambahan yang terjadi pada setiap keadaan tergantung pada elastisitas bahannya dan seberapa besar gaya yang bekerja padanya Semakin elastis sebuah benda, maka semakin mudah benda tersebut untuk
dipanjangkan atau dipendekan (istilah jawanya : gampang molor). Semakin besar gaya yang bekerja pada suatu benda, maka semakin besar pula tegangan dan regangan yang terjadi pada benda itu, sehingga semakin besar pula pemanjangan atau pemendekan dari benda tersebut. Jika gaya yang bekerja berupa gaya tekan, maka benda akan mengalami pemendekan, sedangkan jika gaya yang bekerja berupa beban tarik, maka benda akan mengalami perpanjangan. Dari sini sudah bisa disimpulkan bahwasanya regangan (ε) yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan tegangannya (σ) dan
berbanding terbalik terhadap ke elastisitasannya. Ini dinyatakan dengan rumus ε = σ / E atau σ = E x ε
rumus ini dikenal sebagai hukum Hooke. Dalam rumus ini, (E) adalah parameter modulus elastisitas atau modulus young. Modulus ini adalah sebuah konstanta bahan yang memiliki nilai tertentu untuk bahan tertentu. Seperti yang diuraikan diatas, tiap bahan mempunyai modulus elastisitas (E) tersendiri yang memberi gambaran mengenai perilaku bahan itu bila mengalami beban tekan atau beban tarik. Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan.
2.6
Kurva Tegangan dan Regangan pada beberapa bahan
1. Kurva Tegangan-Regangan Baja Karbon Medium
2. Kurva Tegangan-Regangan Baja Campuran
3.
Kurva Tegangan-Regangan Baja Karbon Tinggi
4. Kurva Tegangan-Regangan Besi Kasar
5. Kurva Tegangan-Regangan Karet
Dari diagram tegangan regangan pada gambar di atas, terdapat tiga daerah kerja sebagai berikut :
Daerah elastis merupakan daerah yang digunakan dalam desain konstruksi mesin.
Daerah plastis merupakan daerah yang digunakan untuk proses pembentukan material.
Daerah maksimummerupakan daerah yang digunakan dalam proses pemotongan material.
2.7
Contoh Penerapan Tegangan dan Regangan
Dalam kehidupan sehari-hari tegangan dan regangan telah banyak diaplikasikan dalam berbagai aktivitas/kegiatan pekerjaan suatu konstruksi, seperti: 1. Pembuatan rel kereta 2. Pemasangan jendela 3. Pemasangan pintu 4. Pembuatan/pemanfaatan karet dan pegas, dll.
BAB III PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Dari pembahasan di atas mengenai tegangan, dapat disimpulkan bahwa 1. Regangan dapat timbul akibat adanya tegangan 2. Hukum hooke menunjukkan bahwa terjadi hubungan yang linear atau proporsional antara tegangan dan regangan suatu material 3. Ilmu dari hubungan antara tegangan dan regangan telah banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, seperti pembuatan rel kereta api dll.
