Elastisitas

Elastisitas Zat Padat

Dibandingkan dengan zat cair, zat padat lebih keras dan lebih berat. sifat zat padat yang seperti ini telah anda pelajari di kelas 1 SLTP. kenapa Zat pada lebih keras? Molekul-molekul zat padat tersusun rapat sehingga ikatan diantara mereka relatif kuat. inilah sebabnya mengapa zat padat relatif sukar dipecah-pecah dengan tangan. sebagai contoh, untuk membelah kayu diperlukan alat lain dan gaya yang besar. setiap usaha memisahkan molekul-molekul 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 salaha satu ujungnya, kan kembali ke panjangnya semula jika beban tersebut kita ambil kembali. sifat sebah 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 plastik. Bagaimana dengan bahan-bahan yang sehari-hari kita sebut “pelastik”? Apakah benda-benda itu benar-benar termasuk benda palastik? Ketika dibuat, benda-benda tersebut adalah benda pelastik yang merupakan bahan-bahan sintetis.kemudian, benda banda tersebut dipanas atau diolah secara kimiawi aghar menjadi kuat, dan akhirnya tidak merupakan benda plastik lagi. bagaimana pula dengan kaca? Mengejukan memang, bahwa kaca ternyata termasuk benda elastis. Fiber optik (serat optik) yang terbuat dari kaca dengan mudah yang terbuat dengan mudah dapat kita lengkungkan sama hal dengan tali. namun demikian jika gaya yang diberikan terlalu besar, kaca tidak hanya berubaha seperti benda pelastik tatapi juga akan terpecah-pecah.

Banyak bahan-bahan yang kita gunakan sehari-hari yang bersifat elastis tetapi hanya sementara saja.Ketika gaya yang diberikan pada bahan-bahan 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 bentuk tidak akan bisa kembali lagi kebentuknya semula dengan sendirinya. Sebagai contoh, rangka mobil yang rusak akibat kecelakan yang hebat tidak akan kembali kebentuknya semula, walaupun bahan rangka mobil termasuk bahan elastik.

Sampai dengan titik A, pegas masih bersifat elastisk, dimana dengan pertambahan panjang sebanding dengan pertambahan gayanya. namun, titik A ini jika beban kita sudah tidak sebanding dengan pertambahan gaya. jika penambahan beban kita teruskan, di titik b pegas akan putus. Daerah dimana pegas bersifat elastis, yaitu dari O sampai A, disebut daerah elastisk. Daerah ini mana pegas tidak bersifat elastik lagi, A sampai B, disebut daerah plastik. Titik yang merupakan awal daerah plastik dan akhir daerah elastik, titik A disebut batas elastisitas, sedangkan titik B disebut titik patah.

Tegangan dan Regangan

Berdasarkan arah gaya dan pertambahan panjangnya (perubahan bentuk), tegangan dibedakan menjadi tiga macam, yaitu tegangan rentang, tegangan mempat, dan tegangan geser. Pada Tabel 4.1 disajikan besar ketiga macamtegangan untuk berbagai jenis bahan.

Bahan	Tegangan rentang	(N/m2)	Tegangan mempat
(N/m2)	Tegangan geser	(N/m2)	Besi
Baja	Kuningan	Aluminium	Beton
Batu-bata	Marmer	Granit	Kayu (pinus)
Nilon	170 X 106	500 X 106	250 X 106
200 X 106	2 X 106	-	-
40 X 106	500 X 106	550 X 106	500 X 106
250 X 106	200 X 106	20 X 106	35 X 106
80 X 106	170 X 106	35 X 106	-
170 X 106	250 X 106	200 X 106	200 X106

 Sementara ini, jenis tegangan geser tidak akan kita bahas. Perhatikan gambar 4.9 yang menunjukan sebuah betang yang dikenal tegangan rantang dan tegangan mampat. Ketika tidak ada gaya yang dikerjakan, panjang batang tersebut L. Ketika gaya F dikerjakan untuk menghasilkan tegangan rentang, perubahan panjang batang adalah DLR, sedangkan ketika gaya tersebut diberkan untuk mengahasilkan tegangan mampat, perubahan panjang batang adalah DLM. Perubahan panjang D LR dan D LM tidak harus memiliki nilai yang sama, tetapi yang jelas, perubahan penjang ini tergantung pada panjang batang mula-mula. Dari sini kita definisikan suatu besaran baru yang disebut regangan, yaitu rasio antara perubahan panjang dengan panjang mula-mulanya.

Regangan = L / ΔL ………. (4.2)

Modulus Elastik

Ketika sebuah gaya diberikan pada sebuah benda, maka ada kemungkinan bentuk berubah. Secara umum, reaksi benda terhadap gaya yang diberikan oleh nilai suatu besaran yang disebut modulus elastik.

Regangan = Regangan / Tegangan ………. (4.3)

Untuk tegangan rentang, besar modulus elastik Y yang dinyatakan dengan

Y = Regangan rentang / Tegangan rentang

Biasanya, modulus elastik untuk tegangan dan regangan ini disebut modulus Young. Dengan demikian, modulus Young merupakan ukuran ketahanan suatau zat terhdap perubahan panjang ketika suatu gaya (atau beberapa gaya) diberikan pada benda.