pusatdapodik.com Kali ini kita akan membahas tentang elastisitas pada fisika dan besaran pada elastisitas beserta contoh soalnya, untuk lebih jelasnya simak penjelasan dibawah ini.
Memahami Elastisitas
Dalam fisika, elastisitas adalah kecenderungan suatu bahan padat untuk kembali ke bentuk semula setelah mengalami deformasi.
Benda padat akan mengalami deformasi apabila diberikan gaya pada benda tersebut. Jika bahan bersifat elastis, maka bahan tersebut akan kembali ke bentuk dan ukuran semula ketika gaya dihilangkan.
Alasan fisik perilaku elastis dapat berbeda untuk bahan yang berbeda. Dalam logam, kisi atom berubah ukuran dan bentuk ketika dilakukan usaha (energi ditambahkan ke sistem).
Ketika gaya dihilangkan, kisi kembali ke keadaan energi semula yang lebih rendah. Untuk karet dan polimer lainnya, elastisitas disebabkan oleh peregangan rantai polimer saat dilakukan kerja.
Besaran Elastisitas Fisik
A. Ketegangan (stres)
Tegangan adalah besarnya gaya yang bekerja pada permukaan suatu benda per satuan luas.
Rumus tegangan elastis adalah:
B. Saring (regangan)
Regangan elastisitas adalah pertambahan panjang yang terjadi pada suatu benda akibat pengaruh gaya luar per panjang awal benda sebelum gaya luar tersebut bekerja padanya. Rumus Regangannya adalah:
Karena regangan merupakan perbandingan dua besaran yang sejenis, maka regangan ibarat koefisien (tanpa satuan)
C. Kompresi
Kompresi hampir sama dengan regangan. Bedanya, regangan terjadi karena adanya gaya tarik menarik yang mendorong molekul benda keluar, sedangkan kompresi terjadi karena adanya gaya yang menyebabkan molekul benda bergerak ke dalam (terkompresi).
D. Modulus Elastis (Modulus Young)
Definisi modulus Young adalah rasio tegangan terhadap regangan.
Rumusnya adalah:
Jika dijelaskan rumus tegangan dan regangan maka akan diperoleh persamaannya yaitu
Hukum Hooke Kedengarannya
Jika pegas ditarik dengan gaya tanpa melebihi batas elastisnya, maka pegas akan menghasilkan gaya pemulih yang besarnya sebanding dengan simpangan benda pada titik keseimbangannya tetapi berlawanan arah dengan arah gerak benda.
Secara matematis, hukum Hooke dinyatakan dengan rumus
Tanda negatif pada hukum Hooke berarti gaya pemulih pada pegas akan selalu berlawanan dengan arah simpangan pegas. Konstanta pegas (k) menyatakan ukuran kekakuan pegas. Pegas kaku mempunyai nilai k yang besar, sedangkan pegas lunak mempunyai nilai k yang kecil.
Hukum Hooke untuk Pengaturan Pegas
Sebuah pegas yang diberi gaya selalu bertambah panjang sesuai dengan gaya yang diberikan pada pegas tersebut. Bagaimana jika pegas yang diberi gaya adalah susunan pegas (lebih dari satu)? Macam-macam rangkaian pegas antara lain sebagai berikut.
Pengaturan Seri Musim Semi
Pertambahan panjang pegas yang disusun seri sama dengan jumlah pertambahan panjang kedua pegas. Jadi, konstanta pegas yang disusun seri dapat dihitung:
Jadi, properti pegas yang disusun secara seri dihitung:
Susunan pegas sejajar
Gaya mg digunakan untuk menarik kedua pegas hingga pertambahan panjang kedua pegas sama.
Energi Potensial Musim Semi
Energi potensial pegas adalah kemampuan pegas untuk kembali ke bentuk semula.
Usaha yang dilakukan untuk menarik pegas atau besarnya energi potensial pegas agar kembali ke bentuk semula. Energi potensial pegas dihitung dengan langkah-langkah berikut.
Contoh Masalah Elastisitas
Contoh Soal 1.
Sebuah pegas mempunyai sifat elastis dengan luas penampang 100 m2. Jika pegas ditarik dengan gaya sebesar 150 Newton. berapa tegangan yang dialami pegas?
Dikenal :
J: 100 m2
F : 150 N
Diminta:
σ . . . ?
Menjawab :
σ : F/A
σ : 150 N / 100 m2
σ : 1,5 N/m2
Contoh soal 2.
Sebuah kawat panjangnya 100 cm ditarik dengan gaya 100 Newton. kemudian bertambah panjangnya 10 cm. Tentukan regangan kawat tersebut?
Dikenal :
Lihatlah: 100 cm
ΔL: 10 cm
F : 100N
Diminta:
e. . . . ?
menjawab :
e:
ΔL/Lo
e: 10cm / 100cm
e : 0,1
Contoh Soal 3.
Diketahui panjang pegas adalah 25 cm. Sebuah balok bermassa 20 gram digantung pada sebuah pegas, kemudian pegas bertambah panjang 5 cm. Tentukan modulus elastisitas jika luas penampang pegas adalah 100 cm2!
Dikenal :
Lihatlah: 25 cm
ΔL: 5 cm
m : 20 gram : 0,02 kg
F : w : m . g : 0,02(10) : 0,2 N
J : 100 cm : 0,01 m
Dikatakan:
E. . . .?
Menjawab :
E : σ/e
E : (P /A ) / (ΔL/Lo)
E : (0,2 N/ 0,01 m2) / (5 cm /25 cm )
E : (20 N /m2 )/ (0,2)
E : 100 N/m2
Contoh Soal 4.
Sebuah pegas mempunyai panjang 20 cm. Jika modulus elastisitas pegas adalah 40 N/m2 dan luas ketapel adalah 1 m2. Berapakah gaya yang diperlukan agar pegas bertambah panjang 5 cm?
Dikenal :
Lihatlah: 20 cm
E : 40 N/m2
J: 1 m2
ΔL: 5cm
Diminta:
F . . . . ?
Menjawab :
E : σ/e
E : (P /A ) / (ΔL / Lo)
40 N/m2 : (Luas / 1 m2) / (5cm/20 cm)
40 N/m2 : ( Luas/ 1 m2 ) / ¼
160 N/m2 : F/1 m2
F : 160 N
Contoh Soal 5
Sebuah kawat logam berdiameter 1,4 mm dan panjang 60 cm digantungkan pada beban bermassa 100 gram. Kawat bertambah panjang sebesar 0,3 mm. Jika percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s2, hitunglah:
A. tegangan,
B. saring, dan
C. Modulus Young materi.
Larutan:
Dikenal
d = 1,4 mm
r = 0,7 mm = 7 x 10-4m
m = 100 gram = 0,1 kg
g = 9,8 m/s2
ℓ0 = 60 cm = 0,6 m
∆ℓ = 0,3 mm = 3 x 10-4 mm
Diminta:
A. δ
B. e
C. Y
Demikian pembahasan mengenai elastisitas fisika. Semoga bermanfaat
Rumus Terkait:
rumusrumus.com