19

BUKU SISWA

SMA

Semester I

ELASTISITAS

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 20

PENDAHULUAN

Ketika kamu masih kecil, pernahkah kamu bermain dengan

karet gelang dan meng ubahnya menjadi berbagai macam bentuk?

Bagaimana bentuk karet setelah kamu selesai bermain? Tentunya

karet gelang akan kembali ke bentuk semula. Keadaan ini disebabkan

sifat karet yang elastis.

A. PENGERTIAN ELASTISITAS

Kita sudah mengenal kata elastis dalam keseharian.

Contohnya: sebuah karet gelang yang direntangkan, jika dilepas

kembali ke bentuknya semula. Sebuah pegas yang digantungi beban

pada salah satu ujungnya, akan kembali ke panjang semula jika beban diambil kembali.

Sifat benda yang dapat kembali ke bentuknya semula setelah gaya yang diberikan

dihilangkan disebut elastisitas. Benda elastis adalah benda yang apabila benda tersebut

diberi gaya, akan mengalami perubahan bentuk, dan kembali ke bentuk semula jika gaya

dihilangkan misalnya karet, ketapel, pegas. Suatu benda mempunyai batas elastisitas atau

kelentingan tertentu. Apabila benda elastis diberi gaya yang melebihi batas elastisitasnya,

benda tersebut akan kehilangan elastisitasnya. Artinya benda tersebut tidak dapat kembali

ke bentuk semula.Sebaliknya benda yang tidak memiliki sifat elastis misalnya plastisin,

lumpur, dan tanah liat disebut benda tidak elastis (plastik).

B. PENGARUH GAYA TERHADAP ELASTISITAS BAHAN

Jika suatu benda dikenai gaya, maka apa yang terjadi pada benda tersebut? Ada dua

akibat yang mungkin terjadi pada benda yang dikenai gaya, yaitu:

ELASTISITAS

Kata-Kata Fisika Elastisitas

Benda elastis

Benda tidak

elastis

Tegangan (stress)

Regangan (strain)

Modulus Young

Hukum Hooke

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 21

1. Benda mengalami perubahan gerak. Sesuai hukum II Newton, jika F 0, maka

akan timbul percepatan a = F

2. Benda akan mengalami perubahan bentuk (deformasi).

Berdasarkan kemampuan melakukan perlawanan terhadap perubahan bentuk dan

volume, benda-benda di alam dibagi menjadi tiga macam wujud, yaitu benda padat, cair,

dan gas. Perhatikan Tabel 3.1 berikut!

Berdasarkan informasi yang tercantum pada Tabel 3.1, tampak hanya zat padat saja

yang dapat mempertahankan bentuk dan volumenya. Bagaimana hubungan ini dengan

elastisitas?

Jika suatu benda padat dipengaruhi gaya kemudian bentuknya berubah (misal

bertambah panjang), maka partikel-partikel benda tersebut akan melakukan perlawanan

terhadap perubahan bentuk. Perlawanan yang ditimbulkan berupa gaya reaksi untuk

mempertahankan bentuknya. Gaya ini disebut sebagai gaya elastis. Gaya elastis inilah yang

akan mengembalikan benda ke bentuk semula.

C. PERUBAHAN BENTUK

Jika suatu benda elastis dikenai dua gaya sejajar yang sama besar dan berlawanan

arah maka benda akan mengalami gaya tegangan dan perubahan bentuk. Perubahan

bentuk bergantung pada arah dan letak gaya-gaya itu diberikan.

Gambar di samping menunjukkan sebuah benda

elastis dengan panjang L0 dan luas penampang A diberi gaya

F sehingga bertambah panjang L. Dalam keadaan ini,

dikatakan benda mengalami tegangan. Tegangan (stress)

Benda elastis dengan pertambahan panjang L

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 22

didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang bekerja pada benda dengan luas

penampang benda. Secara matematis dituliskan:

Adapun regangan (strain) didefinisikan sebagai

perbandingan antara pertambahan panjang batang dengan

panjang mula-mula dinyatakan:

Bila dua buah kawat dari bahan yang sama tetapi luas penampangnya berbeda

diberi gaya, maka kedua kawat tersebut akan mengalami tegangan yang berbeda. Kawat

dengan penampang kecil mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan kawat

dengan penampang lebih besar. Tegangan benda sangat diperhitungkan dalam

menentukan ukuran dan jenis bahan penyangga atau penopang suatu beban, misalnya

penyangga jembatan gantung dan bangunan bertingkat.

Regangan merupakan ukuran mengenai seberapa jauh batang tersebut berubah

bentuk. Tegangan diberikan pada materi dari arah luar, sedangkan regangan adalah

tanggapan materi terhadap tegangan. Pada daerah elastis, besarnya tegangan berbanding

lurus dengan regangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan benda tersebut

disebut modulus elastisitas atau modulus Young. Secara matematis dirumuskan:

dengan :

= tegangan / stress ( N/m 2 )

F = gaya (N)

A = luas penampang (m 2 )

dengan :

e = regangan / strain

L = pertambahan panjang (m)

L = panjang mula mula (m )

dengan :

Y = modulus Young (

= tegangan (Pa)

e = regangan

L = pertambahan panjang (m)

F = gaya (N)

Lo = panjang mula-mula (m)

A = luas penampang (m2)

Y

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 23

Persamaan di atas menunjukkan bahwa besar pertambahan panjang batang logam

akibat ditarik gaya F yang membujur adalah:

1. berbanding lurus dengan besar gaya tarik (F);

2. berbanding lurus dengan besar panjang batang semula (Lo);

3. berbanding terbalik dengan luas penampang batang logam (A);

4. bergantung pada jenis bahan batang logam (pada rumus dinyatakan dengan

modulus elastis E) berbanding terbalik dengan modulus elastis.

Nilai modulus Young beberapa jenis bahan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

D. HUKUM HOOKE

Hubungan antara gaya yang meregangkan pegas dan pertambahan panjangnya pada

daerah elastisitas pertama kali diselidiki oleh Robert Hooke (1635 1703). Hasil

penyelidikannya dinyatakan dalam sebuah hukum yang kemudian dikenal sebagai hukum

Hooke.

Pada daerah elastisitas, besar gaya F yang meregangkan pegas sebanding dengan

pertambahan panjangnya (x), secara matematis dapat ditulis :

.

dengan :

k = konstanta pegas (N/m)

F = gaya (N)

X = pertambahan panjang pegas (m)

Nilai k berbeda untuk jenis pegas yang berbeda

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 24

Contoh Soal

1. Suatu tali memiliki panjang 4 m dan luas penampang 2 mm2 digunakan untuk menarik

timba berisi air yang massnya 4 kg. apabila tali memanjang sebesra 3 mm, tentukan :

a. Tegangan kawat

b. Regangan kawat

c. Modulus elastisitas

Penyelesaian :

Dari soal diketahui :

Latihan soal

1. Sebuah kawat baja (E = 2 x 1011 N/m2). Panjang 125 cm dan diameternya 0.5 cm

mengalami gaya tarik 1 N.Tentukan:

a. tegangan.

b. regangan.

c. pertambahan panjang kawat.

2. Sebuah pegas digantung dengan beban 200 gram. Beban ditarik ke bawah sejauh 5

cm dengan gaya 5 N sehingga panjang pegas menjadi 21 cm. Jika percepatan

gravitasi Bumi 10 m/s2, panjang pegas mula-mula sebelum diberi beban adalah .

MODEL PEMBELAJARAN KONSEP 2013

Page 25

Daftar Pustaka

Sukaryadi, Siswanto. 2007. Kompetensi Fisika kelas XI Untuk SMA /MA. Jakarta: Pusat

Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.