Elastisitas benda padat merupakan salah satu materi dari mata kuliah fisika teknik yang berkaitan dengan konep pegas

1. FISIKA TEKNIK
ELASTISITAS
BENDA
PADAT
Norminawati Dewi, ST.,MT

2. Topik Stress
Strain
Modulus
Elastisitas
Hk. Hooke
Pegas

3. Elastisitas
Benda Padat
Sifat elastisitas adalah kemampuan
suatu benda untuk kembali ke bentuk
awalnya segera setelah gaya luar yang
diberikan kepada benda itu dihilangkan.
•Contohnya adalah pegas
Sedangkan plastis adalah benda Yang tidak segera kembali ke
Bentuk awalnya setelah gaya luar Dihilangkan. Contoh lilin
mainan dan tanah liat

4. STRESS/ TEGANGAN
1.
Jika sebuah benda elastis ditarik oleh suatu gaya, benda tersebut akan bertambah panjang
sampai ukuran tertentu sebanding dengan gaya tersebut, yang berarti ada sejumlah gaya
bekerja pada setiap satuan panjang benda. Gaya yang bekerja sebanding dengan panjang be
nda dan berbanding terbalik dengan luas penampangnya. Besarnya gaya yang
bekerja dibagi dengan luas penampang didefinisikan sebagai
F = Gaya (N)
A= Luas penampang (m)
Tegangan (N/m² atau Pascal (Pa))

5. 2. STRAIN/REGANGAN
•Regangan didefinisikan sebagai hasil bagi antara
pertambahan panjang dengan panjang awal. Contohnya
benda yang menggantung pada tali, menimbulkan gaya tarik
pada tali, sehingga tali memberikan perlawanan berupa gaya
dalam yang sebanding dengan berat beban yang dipikulnya
(gaya aksi = reaksi). Respon perlawanan dari tali terhadap
beban yang bekerja padanya akan mengakibatkan tali
menegang sekaligus juga meregang sebagai efek terjadinya
pergeseran internal di tingkat atom pada partikel-partikel
yang menyusun tali, sehingga tali mengalami pertambahan
panjang

6. Jika tali mengalami pertambahan sejauh Δl dari yang semula sepanjang L, maka
regangan yang terjadi pada tali merupakan perbandingan antara penambahan
panjang yang terjadi terhadap panjang mula-mula dari tali dan dinyatakan sebagai
berikut
dimana :
ΔL = perubahan panjang (perpanjangan) ……………(satuan panjang)
L = panjang awal (panjang semula) ……………(satuan panjang)
karena pembilang dan penyebutnya memiliki satuan yang sama, maka regangan
adalah sebuah nilai nisbi, yang dapat dinyatakan dalam persen dan tidak
mempunyai satuan.

7. Kurva Hk. Hooke

8. 3. MODULUS ELASTISITAS
•Pengertian Modulus Young. Modulus Young, juga dikenal sebagai
modulus elastis adalah suatu ukuran bagaimana suatu materi atau
struktur akan rusak dan berubah bentuk jika ditempatkan di bawah
stress. Menurut wikipedia, Modulus Young adalah ukuran kekakuan
suatu bahan isotropik elastis dan merupakan angka yang digunakan
untuk mengkarakterisasi bahan. Modulus Young didefinisikan
sebagai rasio dari tegangan sepanjang sumbu atas dengan
regangan sepanjang poros sumbu tersebut di mana hukum Hooke
berlaku. Modulus Young adalah ukuran bagaimana sulitnya untuk
memampatkan material, seperti baja. Mengukur tekanan biasanya
dihitung dalam satuan pascal (Pa). Hal ini paling sering digunakan
oleh fisikawan untuk menentukan besar tegangan dari pengukuran
seberapa material, dalam menanggapi stress seperti terjepit atau
diregangkan.

9. 3. MODULUS ELASTISITAS
Modulus Young, E, dapat dihitung dengan membagi tegangan tarik oleh
regangan tarik dalam batas elastisitas linier pada bagian dari kurva
tegangan-regangan:
•Elastisitas adalah kemampuan suatu material untuk kembali ke keadaan
atau dimensi aslinya setelah beban, atau stres, dihilangkan. Regangan elastis
adalah reversibel, yang berarti regangan akan hilang setelah tegangan
tersebut dihilangkan dan material akan kembali ke keadaan semula. Bahan
yang terkena tingkat stres yang intens dapat rusak ke titik di mana stres
merubah bahan tersebut tidak akan kembali ke ukuran aslinya. Hal ini
disebut sebagai deformasi plastis atau regangan plastis.
•Kemampuan materi untuk menolak atau meneruskan tegangan adalah
penting, dan sifat ini sering digunakan untuk menentukan apakah bahan
tertentu cocok untuk tujuan tertentu. Sifat ini sering ditentukan di
laboratorium, menggunakan teknik eksperimental yang dikenal sebagai uji
tarik, yang biasanya dilakukan pada sampel bahan dengan bentuk dan
dimensi tertentu. Modulus Young dikenal untuk berbagai bahan struktural,
termasuk logam, kayu, kaca, karet, keramik, beton, dan plastik.

10. Modulus Young Secara Konsep
Modulus Young menggambarkan hubungan antara tegangan dan perubahan
bentuk bahan. Stres atau tegangan didefinisikan sebagai gaya yang diterapkan
tiap satuan luas, dengan satuan yang khas pound per square inch (psi) atau
Newton per meter persegi – juga dikenal sebagai pascal (Pa). Regangan adalah
suatu ukuran jumlah yang material berubah bentuk ketika tegangan diterapkan
dan dihitung dengan mengukur jumlah deformasi di bawah kondisi stres,
dibandingkan dengan dimensi aslinya. Modulus Young didasarkan pada
elastisitas Hukum Hooke dan dapat dihitung dengan membagi tegangan
dengan regangan

11. B. Hukum Hooke
Hukum Hooke dapat dinyatakan:
“ Pada daerah elastisitas benda, besarnya pertambahan panjang
sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda .”
F = gaya yang bekerja pada pegas (N)
k = konstanta pegas (N/m)
x = pertambahan panjang pegas (m).

12. TETAPAN GAYA BENDA ELASTIS
1.
Tetapan gaya benda elastis dalam hukum Hooke dilambangkan
dengan simbol k. Perlu anda ketahui bahwa tetapan gaya k adalah
tetapan umum yang berlaku untuk benda elastik jika diberi gaya
yang tidak melampui titik A (batas hukum Hooke).
Gaya tarik F yang dikerjakan pada benda padat, dapat dinyatakan
dengan persamaan sebagai berikut.Dan hukum Hooke sebagai
berikut
F = k ∆x
Dari kedua persamaan diatas, kita dapat mensubtitusikannya
sehingga akhirnya akan didapat sebuah rumus untuk menghitung
tetapan gaya k, yaitu.
Dengan A adalah luas penampang (m²), E adalah modulus elastis
bahan (N/m²), dan L adalah panjang bebas dari benda (panjang
benda saat belum ditarik).

13. 2. Hukum Hooke untuk Susunan
Pegas
A.Susunan Seri Pegas

14. 3. SERI SUSUNAN PEGAS
Ketika dua buah (atau beberapa) pegas disusun secara seri, maka akan berlaku
beberapa sifat sebagai berikut :
Gaya yang bekerja pada pegas-pegas tersebut adalah sama yaitu sebesar gaya berat
beban.
F1 = F2 = W = m.g
Pertambahan panjang total adalah jumlah pertambahan panjang yang dialami oleh
masing-masing pegas.
ΔL = ΔL1+ ΔL2.
Dari kedua sifat di atas, maka konstanta pegas pengganti pada susunan seri adalah
sebagai berikut :
Dari F = k ΔL → ΔL = F/k
⇒ ΔL = ΔL1 + ΔL2
⇒ F/kp = F1/ k1 + F2/k2
Karena F = F1 = F2 = W, maka persamaan di atas menjadi :
⇒ W/kp = W/k1 + W/k2
⇒ W/kp = (1/ k1 + 1/k2) W
⇒ 1/kp = 1/ k1 + 1/k2.

15. 4. SUSUNAN PARALEL PEGAS
Ketika dua buah pegas disusun secara paralel, maka akan berlaku beberapa sifat
sebagai berikut :
Gaya yang bekerja pada pegas-pegas tersebut adalah jumlah gaya yang berkerja
pada masing-masing pegas.
F = W = F1 + F2
Pertambahan panjang total pada susunan paralel adalah sama dengan
pertambahan panjang yang dialami oleh masing-masing pegas.
ΔL = ΔL1 = ΔL2.
Dari kedua sifat di atas, maka konstanta pegas pengganti pada susunan paralel
adalah sebagai berikut :
Dari F = k ΔL
⇒ F = F1 + F2
⇒ kp ΔL = k1 ΔL1 + k2 ΔL2
Karena ΔL = ΔL1 = ΔL2 , maka persamaan di atas menjadi :
⇒ kp ΔL = k1 ΔL + k2 ΔL
⇒ kp ΔL = ( k1 + k2) ΔL
⇒ kp = k1 + k2.

16. Terima
Kasih
Jangan
Lupa
Bersyukur
dan
Beretika